Модуль зуба шестерни это: Что такое модуль шестерни? Как вычислить модуль зубчатого колеса

alexxlab | 03.02.2023 | 0 | Разное

Lektsia_Zubchatye_peredachi_i_kolesa

Модуль «Нормирование точности зубчатых передач и колес»

Введение

В данном материале рассмотрим особенности нормирования зубчатых передач и колес, элементы расчета и конструирования. Данный материал связан с теорией мо-

дуля «Разъемные соединения. Нормирование точности шпоночных и шлицевых со-

единений».

Зубчатые механизмы являются наиболее распространенным в машиностроении и приборостроении видом механических передач. Такие передачи применяют для пере-

дачи вращательного движения с одного вала на другой или для преобразования вра-

щательного движения в поступательное и изменение скорости вращения валов.

Зубчатые передачи можно классифицировать по различным признакам.

По характеру расположения валов:

–с параллельными осями;

–с пересекающимися осями;

–с скрещивающимися осями.

По форме профилей зубьев:

–эвольвентные;

–циклоидальные;

–круговые и другие.

Передачи с внешним и внутренним зацеплением.

В зависимости от назначения передачи зубья могут быть прямыми, косыми, шев-

ронными, криволинейными (рисунок 1). Общий вид зубчатой передачи представлен на рисунке 2. В настоящее время эвольвентные передачи получили наибольшее рас-

пространение.

Рисунок 1 – Виды зубчатых передач

Рисунок 2 – Общий вид зубчатой передачи

1.1 Основные понятия в теории зубчатых передач

Рассматриваемые основные понятия зубчатой передачи даны в соответст-

вии с ГОСТ 6530 и представлены глоссарии электронного курса в категории

«Зубчатые передачи».

1.2 Элементы зубчатого колеса

Наиболее часто в различных машинах применяют зубчатые колёса средне-

го диаметра (примерно от 80 до 200 мм). Такие колёса изготавливают дисковы-

ми (рисунок 3а). Колёса большего диаметра делают со спицами (рисунок 3б), а

небольшого – сплошным, т.е. без диска и без спиц (рисунок 3в).

а) б) в)

а – дисковое зубчатое колесо; б – зубчатое колесо со спицами; в – сплошное зубчатое колесо

Рисунок 3 – Виды зубчатых колес Основными элементами зубчатого колеса (рисунок 4) являются зубья, ка-

ждый зуб состоит из головки зуба и ножки.

Рисунок 4 – Условные изображения элементов зубчатого колеса Зубья находятся на ободе колеса и вместе с ободом составляют зубчатый

венец, более тонкая часть колеса – диск соединяет ступицу с ободом, внутри ступицы делают отверстие для вала с пазом для шпонки. Шлицевое соедине-

ние представлено на рисунке 4 показаны условные изображения элементов зуб-

чатого колеса.

Основным геометрическим параметром, определяющим все элементы пе-

редачи, является модуль m, который выбирается в зависимости от передаваемой нагрузки из нормального ряда модулей по ГОСТ 9563.

Зубчатые колеса с модулем от 0,05 мм до 1 мм принято называть мелкомо-

дульными; от 1 до 10 мм – среднемодульными и свыше 10 мм − крупномодуль-

ными.

Мелкомодульные передачи (m 1) используются при малых нагрузках (в

приборостроении, при ручном приводе). Чем больше передаваемая нагрузка,

тем больше должен быть модуль и ширина зубчатого венца В. Рекомендуется принимать В = (3…15) m.

Число зубьев колес принято обозначать буквой Z а в передаче для ведуще-

го (шестерни) и ведомого колес – Z1 и Z2 соответственно.

В зубчатой передаче число оборотов зависит от числа зубьев колеса.

Передаточное число i = n1 = z2 , где n1 и n2 число оборотов в минуту ве- n2 z1

дущего и ведомого колеса.

Межосевое расстояние (делительное) в передаче a = m(Z1+Z2)/2.

К основным параметрам зубчатого колеса 1относятся:

da – окружность вершин – это самая большая окружность, ограничиваю-

щая вершины головок зубьев колес: её условно изображают сплошной основ-

ной линией.

d – делительная окружность (диаметр делительной окружности), деля-

щая каждый зуб на две неравные части: меньшую – головку зуба и большую – ножку зуба: её условно изображают штрихпунктирной тонкой линией.

df – окружность впадин, – окружность впадин, проходящая по очертаниям впадин между зубьями: её условно изображают сплошной тонкой линией.

dоб – окружность обода, обозначающая внутреннее очертание обода. dст – окружность ступицы, обозначающая внешнее очертание ступицы. dВ – диаметр окружности отверстия для вала.

h – высота зуба.

ha – высота головки зуба. hf – высота ножки зуба.

Pn – нормальный шаг зубьев – кратчайшее расстояние по делительной или начальной поверхности зубчатого колеса между эквидистантными од-

ноименными теоретическими линиями соседних зубьев.

S – толщина зуба по делительной окружности S = pt /2 = π m/2 на высоте головки зуба ha; толщина зуба по постоянной хорде Sc=1,387 m, измеренная на высоте hc=0,7476 m от вершины зуба. Этот показатель не зависит от числа зубьев колеса, а зависит только от модуля;

Z – число зубьев.

1 Основные формулы расчета каждого из показателей приведены в методическом указании к выполнению задания, выложенному в электронном курсе в модуле 6 «Нормирование точности зубчатых передач и колес»

m – нормальный модуль зубьев – это линейная величина в π раз мень-

шая нормального шага зубьев. Модуль – это число, которое показывает сколько миллиметров диаметра делительной окружности приходится на один зуб зубчатого колеса.

bпаза – ширина шпоночного паза. tj – глубина шпоночного паза.

Длина общей нормали это расстояние между двумя параллельными плоскостями, касательными к двум разноименным, активным боковым поверх-

ностям зубьев колеса. Номинальное значение длины общей нормали определя-

ется по формуле:

W=pt (Zw−1) +S,

где Zw= 0,111 z + 0,5 или Zw= z/9+1 – число охватываемых при измерении зубьев, которое необходимо округлять до ближайшего целого числа (см.

таблицу 1). Для колес с углом зацепления формула принимает вид:

W=m [1,476 (2Zw – 1) +0,014 Z].

Длина общей нормали прямо пропорциональна модулю, поэтому в табли-

цах справочников указывается значение длины общей нормали для m=1 (см.

таблицу 1). При изменении модуля табличное значение необходимо умножить на величину модуля.

Средняя длина общей нормали определяется по результатам измерения всех длин у колеса от зуба к зубу, как среднее арифметическое значение:

	z
	Wi		W1 W2 . .. Wz	.
Wm	1
	z
			z

Ввиду погрешностей обработки, у одного зубчатого колеса длина общей нормали изменяется от зуба к зубу.

Для размещения смазки и исключения заклинивания требуется увеличи-

вать или уменьшать толщину зуба. Теоретическое зацепление считается двух-

профильным, когда контакт идет по обеим сторонам зуба.

Реальная передача имеет однопрофильное зацепление, т.е. по рабочим профилям контакт, а по нерабочим зазор.

Таблица 1– Геометрические параметры зубчатого колеса при m = 1, α= 20 °С

Число	Количе-	Длина	Диаметр			Количе-	Длина	Диаметр
зубьев	ство охва-	общей	основной		Число	ство охва-	общей	основной
Z	тываемых	норма-	окружно-		зубьевZ	тываемых	норма-	окруж-
коле-	зубьев	ли	сти		колеса	зубьев	ли	ности
са	Zw	W, мм	db, мм			Zw	W, мм	db, мм
12		4,596	11,276		51		16951	47,924
15		4,938	14,095		52	6	16,965	48,864
16	2	4,652	15,035		53		16,978	49,804
17		4,666	15,975		54		16,992	50,743
18		4,680	16,914		55		19,959	51,683
20		7,660	18,794		56		19,973	52,623
22		7,688	20,673		57		19,987	53,562
23		7,702	21,613		58	7	20,001	54,502
24	3	7,716	22,557		59		20,015	55,442
25		7,730	23,492		60		20,029	56,382
26		7,744	24,432		62		20,057	58,261
27		7,758	25372		65		23,051	61,08
28		10,725	26,311		66		23,065	62,02
						8
29		10,739	27,251		68		23,093	63,899
30		10,753	28,191		70		23,121	66,778
31		10,767	29,13		72		23,149	67,578
	4
32		10,781	30,07		75		26,051	70,477
33		10,795	31,001		76		26,157	71,416
						9
34		10,809	31,95		78		26,185	73,296
35		10,872	32,889		79		26,199	74,236
36		10,836	33,829		80		26,213	75,175
37		13,803	34,769		82		29,194	77,055
						10
38		13,817	35,708		85		29,236	79,874
39		13,831	36,648		90		29,306	84,572
40		13,845	37,588		92		32,286	86,452
	5
41		13,859	38,527		94		32,314	88,331
						11
42		13,873	39. 467		95		32,328	89,271
43		13,887	40,407		98		32,369	92,09
44		13,900	41,346		100		32,398	93,97
45		13,914	42,286		100	12	35,350	93,97
46		16,881	43,226		105		35,420	98,668
47		16,895	44,166		108		38,414	101,468
	6
48		16,909	45,105		110	13	38,442	103,336
49		16,923	46,045		122		38,47	105,246
50		16,937	46,985		115		38,512	108,066

Величина бокового зазора зависит от условий эксплуатации: температуры,

смазки, нагрузки, условий загрязнения и других требований (см. пункты «Сте-

пени точности и виды сопряжения» и «Выбор степени точности зубчатой пере-

дачи»).

У зубчатого колеса различают окружной шаг по делительной окружности: pt=360/Z= m,

и шаг зацепления или основной шаг (шаг по основной окружности): pb=pt cos = m cos .

Рисунок 5 – Схема измерения шаговых параметров зубчатого колеса:

a – окружного шага; б – шага зацепления

Контроль окружного шага может быть выполнен накладным шагомером или универсальным зубоизмерительным прибором. Базирующие наконечники опираются на наружный (или внутренний) диаметр (рисунок 5, а). Широко ис-

пользуется метод измерения от «первого шага», принятого за номинальное зна-

чение с определением отклонений от него. Измерив по всей окружности Z раз,

можно построить график и определить накопленную погрешность окружного шага.

Шаг зацепления (основной шаг) контролируется в плоскости, касательной к основному цилиндру (рисунок 5, б). Настройка прибора производиться на

ноль по блоку кольцевых мер длины, равному номинальному значению шага зацепления. Метод измерения относительный, так как прибор показывает по-

грешность шага зацепления:

рb = рbr – рb ном.

2 Допуски цилиндрических зубчатых передач

Точность изготовления зубчатых передач и червячных колес задается сте-

пенью по нормам кинематической точности, плавности работы и контакта зубь-

ев в передаче, а требования к боковому зазору – видом сопряжений и видом до-

пуска бокового зазора. К нормам точности относятся допуски и отклонения, ог-

раничивающие отдельные виды погрешностей.

1 Кинематическая погрешность передачи – разность между действи-

тельным и номинальным (расчетным) углами поворота ведомого зубчатого ко-

леса передачи. Выражается в линейных величинах длиной дуги его делитель-

ной окружности (Рисунок 6).

,

где	– число зубьев ведущего зубчатого колеса;	– число зубьев ведомого зубчатого ко-
леса;	– действительный угол поворота ведущего зубчатого колеса;		– действительный

угол поворота ведомого зубчатого колеса; – номинальный угол поворота ведомого зубчатого колеса

Рисунок 6

1. 1 Наибольшая кинематическая погрешность передачи – наибольшая алгебраическая разность значений кинематической погрешности передачи за полный цикл изменения относительного положения зубчатых колес (т.е. в пре-

делах числа оборотов большего зубчатого колеса, равного частному от деления числа зубьев меньшего зубчатого колеса на общий наибольший делитель чисел зубьев обоих зубчатых колес передачи) (Рисунок 7).

– угол поворота большего колеса; – общий наибольший делитель чисел зубьев и соответственно шестерни и колеса; I – наибольшая кинематическая погрешность передачи ; II – полный цикл изменения относительного положения зубчатых колес

Рисунок 7

1.2 Допуск на кинематическую погрешность передачи

2 Кинематическая погрешность зубчатого колеса – разность между действительным и номинальным (расчетным) углами поворота зубчатого коле-

са на его рабочей оси, ведомого измерительным зубчатым колесом при номи-

нальном взаимном положении осей вращения этих колес. Выражается в линей-

ных величинах длиной дуги делительной окружности.

Примечания: 1 Под рабочей осью зубчатого колеса понимается ось, вокруг которой оно вращается в передаче.

2 Под измерительным зубчатым колесом понимается зубчатое колесо повышенной точности, применяемое в качестве измерительного элемента для однопрофильного и двух-

профильного методов контроля зубчатых колес.

2.1 Наибольшая кинематическая погрешность зубчатого колеса – наи-

большая алгебраическая разность значений кинематической погрешности зуб-

чатого колеса в пределах его полного оборота (Рисунок 8).

УПРОЧНЕНИЕ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

Автор: 

А. С. Калашников, д. т.н., профессор, Московский политехнический университет, e‑mail: [email protected]

ГАЗОВАЯ ВАКУУМНАЯ ЦЕМЕНТАЦИЯ С ЗАКАЛКОЙ ГАЗОМ ПОД ДАВЛЕНИЕМ ОБЕСПЕЧИВАЕТ ЗУБЧАТЫМ КОЛЕСАМ ИЗ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ ВЫСОКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТВЕРДОСТИ ПОВЕРХНОСТИ, КОНТАКТНОЙ И ИЗГИБНОЙ ВЫНОСЛИВОСТИ ЗУБЬЕВ.

 

Зубчатые передачи относятся к деталям приводной техники, подвергаемым значительным циклическим нагрузкам. В условиях высоких окружных скоростей и передаваемых мощностей зубчатые передачи должны обладать соответствующими прочностными свойствами. Объективным критерием оценки прочности является изгибная и контактная выносливость зубьев.

 

Для обеспечения высоких эксплуатационных свойств зубчатые колеса подвергают химико-термической обработке (ХТО). Химико-термическая обработка представляет собой совокупность процессов теплового и химического воздействий, направленных на изменение химического состава и структуры поверхностного слоя зубчатых колес. Она характеризуется введением в поверхностный слой металла благодаря химической реакции различных элементов из внешней среды: углерода, азота, кислорода, кремния и др. При этом на поверхности зубчатых колес образуется твердый диффузионный слой, который по мере углубления характеризуется падением концентрации диффундирующих элементов и микротвердости. Для эффективного упрочнения поверхности зубчатых колес часто применяют цементацию и нитроцементацию, реже азотирование [1].
Контактная выносливость зубьев характеризуется сопротивлением типовым отказам рабочих поверхностей зубьев — питингу (выкрашиванию поверхностей зубьев в виде ямок) и микротрещинам, а также износу под действием контактных напряжений. При этом большое значение имеет равномерный износ по всей поверхности зуба, который достигается за счет модификаций по профилю и длине зуба. Так называемое «пятно контакта» — площадь контакта на поверхности зубьев при зацеплении должно занимать максимальную площадь, но не выходить на кромки зубьев даже при максимальных нагрузках.

 

Повышению сопротивления поверхностей зубьев износу под действием контактных напряжений способствует также наличие в поверхностных слоях зубьев остаточных внутренних напряжений сжатия глубиной до 0,02 мм.
Область применения различных материалов и химико-термических процессов при изготовлении зубчатых колес, а также достигаемая контактная выносливость зубьев в соответствии со стандартом ISO 6336 приведены на рис.  1.

 

Рис. 1. Контактная выносливость и твердость поверхности зубьев колес при различных методах ХТО

 

При этом указаны не конкретные марки, а широкий спектр сталей, входящих в группу, например, легированных, улучшаемых, азотируемых и других. Каждая группа охватывает большое число марок сталей, которые по составу и свойствам значительно отличаются друг от друга. Безусловно, при определении марки стали и химико-термической обработки должны быть учтены конструктивные особенности зацепления зубчатых передач и условия их эксплуатации.
Следует отметить, что для зубчатых колес, работающих при высоких нагрузках и окружных скоростях и имеющих значительные контактные напряжения, наиболее часто применяют легированные стали после цементации (нитроцментации) и закалки, характеризующиеся пределом контактной выносливости боковых поверхностей 1300 –1650 Н/мм² [1, 2].
Наряду с высокой контактной прочностью зубчатые колеса из легированных сталей после цементации (нитроцементации) и закалки имеют также высокие показатели по изгибной выносливости в пределах 320–540 Н/мм² (рис.  2).

 

Рис. 2. Изгибная выносливость и твердость поверхности зубьев колес при различных методах ХТО

 

Изгибная выносливость зубьев характеризуется сопротивлением зубчатого зацепления усталостным поломкам, возникающим в основании зуба. Сила Fn, которая достигает максимального значения при зацеплении в области делительной линии зуба и действует перпендикулярно его поверхности, а также плечо изгиба hf определяют напряжения в основании зуба (рис. 3). При этом решающее значение для достижения высокой прочности на изгиб под действием силы Fn имеет максимально возможный радиус закругления rf в основании зуба и толщина ножки зуба по хорде Sf.

 

Рис. 3. Схема определения изгибной выносливости в основании зуба

 

Большое влияние на изгибную выносливость зубьев оказывает также технологический процесс изготовления зубчатых колес. Плавное сопряжение боковых поверхностей зубьев с их основанием при максимальном радиусе закругления rf, который получают, например, при одновременном шлифовании боковых поверхностей и дна впадины зубьев позволяет существенно повысить прочность зубьев, на изгиб.
Как правило, зубчатые колеса после цементации имеют более высокие показатели по изгибной выносливости по сравнению с зубчатыми колесами после азотирования, при этом шлифование боковых поверхностей зубьев и дна впадины позволяет повысить изгибную выносливость как цементованных, так и азотированных зубчатых колес.

 

Проведенные исследования позволили установить основные преимущества процессов цементации и нитроцементации по сравнению с азотированием:
1. Широкий диапазон регулирования толщины упрочненного слоя.
2. Возможность проведения ХТО зубчатых колес из экономно легированных сталей (низко- и среднелегированных).
3. Высокая производительность ХТО зубчатых колес с возможностью проведения закалки после подстуживания или непосредственно с температуры диффузионного насыщения.
4. Высокие показатели изгибной и контактной выносливости зубьев.

 

Зубчатые колеса из низко- и среднелегированных сталей после цементации и закалки получают твердость поверхности HRC 55…63 при концентрации углерода 0,8…1,1%, а сердцевина сохраняет вязкую структуру c твердостью HRC 33…45, устойчивую к ударным нагрузкам. Для колес, работающих при высоких контактных нагрузках, концентрацию углерода в поверхностных слоях зубьев увеличивают до 1,1…1,4% без повышения твердости. Толщина цементованного слоя 1 (расстояние 2 от боковой поверхности зуба до слоев металла с твердостью HRC ≤ 51) зависит главным образом от модуля зубчатого колеса и в среднем составляет 0,2 mn (0,1…2,0 мм и более) (рис. 4). При необходимости, например, в целях повышения прочностных свойств зубчатых колес или увеличения припуска на чистовую обработку после ХТО, толщина цементованного слоя может быть увеличена.

 

Рис. 4. Твердость зуба по HRC в поперечном сечении после цементации и закалки

 

Для получения необходимых прочностных свойств у стальных зубчатых колес цилиндрических и конических передач преимущественно применяют методы газовой цементации (нитроцементации) в контролируемых эндотермических атмосферах с последующей закалкой в масло [3]. При этом процесс ХТО выполняют в автоматизированных проходных и камерных агрегатах, обладающих высокой производительностью и обеспечивающих полный цикл обработки от нагрева до закалки. Однако практика показала, что применение такой технологии имеет ряд существенных недостатков:
— большой расход атмосферы процесса и высокие затраты на ее изготовление;
— постоянный выброс СО2 и СО в окружающую среду из-за неполного сгорания атмосферы после завершения процесса.
— окисление рабочих поверхностей зубьев колес, которое снижает твердость поверхности зубьев и их контактную прочность;
— большие энергетические расходы и трудоемкость обслуживания оборудования.

 

Наряду с необходимым упрочнением цилиндрические и конические зубчатые колеса при ХТО получают значительную объемную деформацию, точность зубьев снижается на 1–2 степени соответственно по ГОСТ 1643–81 и ГОСТ 1758–81. Деформируются также базовые и другие ответственные поверхности заготовок зубчатых колес: отверстия, цилиндрические поверхности валов, торцы, боковые поверхности зубьев и шлиц [2, 3].
Известно, что на деформацию зубчатых колес при ХТО оказывает влияние большое число факторов, среди которых: конструкция заготовки, свойства применяемой стали, методы получения поковок, предварительная термическая обработка, условия выполнения механической обработки и др. Решающее влияние на деформацию оказывает неодинаковая интенсивность охлаждения различных поверхностей заготовок при закалке [1, 2, 4].

 

При закалке в масло нагретая в процессе цементации заготовка находится в трех различных зонах: конвекции, пузырькового и пленочного кипения. Это вызывает большие перепады температуры у заготовок типа вала по длине, а также внутри заготовки и на ее поверхности. Различная интенсивность охлаждения отдельных частей и поверхностей заготовки при закалке в масло является причиной возникновения значительных деформаций [5].
В связи с этим в последнее время все более широкое применение получает газовая вакуумная цементация. При этом наилучшие результаты были достигнуты при применении вакуумной цементации в комбинации с последующей закалкой газом (гелий, азот) под высоким давлением.
Большим преимуществом газового науглероживания при низком давлении является возможность значительного повышения производительности процесса цементации и сокращения затрат энергии и цикла изготовления зубчатых колес.

 

Приведенная в таблице 1 ХТО цилиндрического косозубого зубчатого колеса коробки передач (mn = 4,0 мм, z = 37, β = 23°) с достижением толщины цементационного слоя 0,8 мм (0,35% С) показало, что метод вакуумной цементации с последующей закалкой производительней газовой на ≈18%.

 

Таблица 1. Сравнение производительности вакуумной и газовой цементации и последующей закалки

Этапы процесса	Вакуумная установка	Газовая установка
Загрузка	15 мин	5 мин
Нагрев до 980°С	90 мин	90 мин
Цементация и диффузия	120 мин	180 мин
Уменьшение температуры	45 мин	60 мин
Закалка	20 мин	20 мин
Выгрузка	5 мин	5 мин
Общее время	295 мин	360 мин

В целях снижения деформации криволинейных зубьев ведущей гипоидной шестерни было принято решение производить химико-термическую обработку, используя комбинацию процессов вакуумной цементации и закалки газом под давлением [6]. Ведущая гипоидная шестерня типа вала из низкоуглеродистой стали 25ХГТ имела следующие параметры: число зубьев z = 11, внешний окружной модуль mte = 7,37 мм, внешняя высота зуба he = 16 мм, средний угол наклона на поверхности впадин β = 45° 23′, гипоидное смещение а = 36 мм, нормальный угол давления: на рабочей стороне (вогнутой) зуба αр = 20° 15′; на обратной стороне (выпуклой) зуба αо = 24° 45′ (рис. 5).

 

Рис. 5. Ведущая гипоидная шестерня-вал

Вакуумный процесс науглероживания начинался с создания вакуума в печи нагрева заготовки до высокой температуры 980°С (возможно до 1050°С) в атмосфере без кислорода, в среде азота, что препятствовало образованию вредного окисления (рис. 6).

 

Рис. 6. Схема вакуумной цементации и закалки газом под давлением

 

Вакуумную цементацию производили при низком давлении в среде ацетилена (содержание углерода С ≈ 92%), который при высокой температуре обладает значительной скоростью диссоциации. Высокая скорость передачи углерода поверхности заготовки ведущей гипоидной шестерни позволила значительно снизить время по сравнению с атмосферным науглероживанием и повысить производительность процесса цементации. Чтобы избежать образования карбидов в области головки зуба, вакуумную цементацию проводили импульсами путем чередования коротких фаз насыщения углеродом и продолжительных фаз диффузии углерода в поверхностный слой заготовки [6, 7].

 

Непосредственно после цементации гипоидные шестерни поступали в закалочную камеру, обеспечивающую высокое давление (до 2 МПа) охлаждающего газа (гелия) с возможностью регулирования скорости подачи (до 25 м/с) и реверсирования потока газа. Решающим преимуществом закалки газом под давлением по сравнению с охлаждением в масло является снижение погрешностей зубчатых колес, возникающих при фазовом переходе. Теплообмен осуществляется гомогенно, поэтому возникают условия для минимизации погрешности размеров и формы зубьев, а также базовых и вспомогательных поверхностей.
В существующих производствах у гипоидных шестерен типа вала с криволинейными зубьями после цементации (нитроцементации) и закалки в масло зачищают центровые отверстия от следов сажи и пригара, контролируют радиальное биение базовых шеек и правят при установке в центрах.

 

Так как при ХТО возникают большие деформации вала, характеризуемые радиальным биением шейки (рис. 7), при правке могут образовываться микротрещины и глубокие риски, которые являются причиной возникновения бракованных заготовок.
Исследования показали, что при охлаждении газом (гелием) под давлением максимальные значения радиального биения шеек и их разброс (кривая 1) значительно снижаются по сравнению с закалкой в масло (кривая 2). Это позволяет избежать операций зачистки центров и правки. Очень важно, что при снижении деформации вала уменьшается колебание припуска под последующую чистовую обработку зубьев.

 

Рис. 7. Схема контроля радиального биения шеек у шестерни-вала

Проведенные измерения показателя нормы кинематической точности радиального биения зубчатого венца Fr, наибольшей разности расстояний от рабочей оси зубчатого колеса до элемента нормального исходного контура показали, что точность зубчатого венца после газовой вакуумной цементации и закалки газом под давлением приблизительно на одну степень по ГОСТ 1758–81 выше по сравнению с цементацией в эндотермических атмосферах и закалкой в масло. При этом показатель нормы плавности работы — отклонение шага fpt = ± (15–33) мкм также был в пределах 8‑й степени точности по ГОСТ 1758–81.

 

Рис. 8. Радиальное биение шеек гипоидных шестерен после ХТО

 

 

Величина максимального припуска в значительной степени зависит от погрешностей зубьев, полученных на предшествующей операции [2, 4]. Так как газовая вакуумная цементация с последующей непосредственной закалкой газом под высоким давлением позволила снизить погрешности норм кинематической точности, плавности работы, контакта зубьев и бокового зазора в среднем на 20–25% по сравнению атмосферной цементацией и закалкой в масло,то величина припуска на сторону зуба снизилась на 10–15%. Это позволило увеличить производительность чистовой обработки зубошлифованием и снизить влияние «технологической наследственности» на точность изготовления (рис. 9). Режимы резания при шлифовании зубьев высокопористыми кругами марки 2516 СМ112 К5: число рабочих ходов 4; скорость резания V = 33 м/c; время обработки одного зуба t = 30 с.

 

Рис. 9. Схема шлифования зубьев гипоидной шестерни-вала

 

В массовом, крупно- и реже среднесерийном производстве, как правило, применяют поточную организацию предварительной и окончательной механической обработки, которая характеризуется расположением производственного оборудования в последовательности выполнения операций технологического процесса. Движение заготовки от операции к операции производят с определенным тактом. Для выполнения ХТО поточное производство прерывают, заготовки укладывают в специальную тару и транспортируют в термический цех с использованием промежуточных складов. Даже на предприятиях с высокой организацией технологического процесса операцию ХТО выполняют за несколько рабочих дней.

 

Рис. 10. Схема установки для вакуумной цементации и закалки газом под давлением

 

Разработанные компанией ALD Vacuum Technologies установки для газовой вакуумной цементации с последующей закалкой газом под давлением можно с успехомвстроить в поточную линию, не прерывая предварительную и окончательную механическую обработку (рис.  10). Камера 2 предназначена для вакуумного науглероживания заготовок. С помощью электронагрева 3 и вентилятора 1 обеспечивается постоянный и равномерный нагрев камеры. Поддоны 4 с заготовками устанавливаются на стол 9. Для охлаждения газом под высоким давлением служит закалочная камера 6. Благодаря теплоизоляции по всему контуру внешняя оболочка камеры остается «холодной» (температура 20–25°C), что не вызывает трудностей при установке ее на участке механической обработки. Перемещение поддонов с заготовками из камеры в камеру производится транспортным модулем 8. Загрузка поддонов в установку осуществляется с помощью герметичных дверей 5 и 7.

 

Конструкция установки ALD Dual Therm (пропускная способность 100–200 кг/час) позволяет интегрировать ее в поточную механообрабатывающую линию для ХТО заготовок зубчатых колес с массой 2–5 кг, значительно снизить цикл обработки и избежать затрат на транспортирование и хранение заготовок на складе (рис.  11).

Рис. 11. Установка для вакуумной цементации и закалки газом под давлением

Большое значение для равномерности процесса охлаждения заготовок зубчатых колес имеет циркуляция потока газа в закалочной камере. Внутренняя система потока газа равномерно проходит через поддон (1) с заготовками (рис. 12). Камера может быть оснащена устройством для реверсирования потоков, которое позволяет периодически изменять направления газа для охлаждения заготовок сверху вниз (2) или снизу вверх.

 

Рис. 12. Схема потоков охлаждающего газа в закалочной камере

 

 

Высокая гибкость процесса вакуумной цементации и закалки газом под давлением позволяет производить ХТО заготовок зубчатых колес различной конструкции с маленькой, средней или большой толщиной цементационного слоя. Для зубчатых колес, работающих при значительных изгибных нагрузках, необходима высокая твердость сердцевины HRC ≥ 35 в основании зуба, поэтому закалка таких колес производится с интенсивным охлаждением при реверсировании потоков газа, а также высоких значениях давления и скорости его подачи [6, 7].

 

Газовая вакуумная цементация в комбинации с закалкой газом под высоким давлением представляет собой современную химико-термическую технологию. Она обеспечивает зубчатым колесам из легированных сталей высокие показатели твердости поверхности HRC 58–63, контактной (300–1650 Н/мм²) и изгибной (320–540 Н/мм²) выносливости зубьев. Проведенные исследования при изготовлении гипоидных конических шестерен показали следующие основные преимущества этой технологии:
1. Снижение деформаций зубьев гипоидной шестерни, что позволяет на 10–15% снизить величину припусков на зубьях, повысить производительность зубошлифования после ХТО и уменьшить влияние «технологической наследственности» на точность изготовления шестерни.
2. Уменьшение деформации вала и отсутствие загрязнений (следы сажи и пригара) после ХТО, характерных для цементации в атмосферных печах и закалки в масло, позволяет исключить из технологического процесса операции правки и мойки заготовок.
3. Производительность установок газовой вакуумной цементации и закалки газом под высоким давлением и низкий такт выпуска одной заготовки позволяет встраивать их в поточные линии механической обработки.

 

Литература
1. Зинченко В. М. Инженерия поверхности зубчатых колес методами химико-термической обработки. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. 302 с.
2. Козловский И. С. Химико-термическая обработка шестерен. М.: Машиностроение, 1970. 232 с.
3. Bausch Tomas. Innovative Zahnradfertidung. Expert verlag GmbH, D‑71262, Reningen, Germany, 2006, 778 s.
4. Калашников А. С., Моргунов Ю. А., Калашников П. А. Современные методы обработки зубчатых колес. М.: Издательский дом «Спектр», 2012. 238 с.
5. Саушкин Б. П., Шандров Б. В., Моргунов Ю. А. Перспективы развития и применения физико-химических методов и технологий в производстве двигателей. «Известия МГМУ «МАМИ». 2012. № 2 (14).Т. 2. С. 242–248.
6. Loser K. Innovative Warmebehandlungsprozesse und-anlagen in der Getriebeproduktion. Доклад на конгрессе «GETRO», Германия, Вюрцбург. Март 2007. 15 с.
7. Калашников А. С., Моргунов Ю. А., Калашников П. А. Химико-термическая обработка зубчатых колес с использованием газовой вакуумной цементации. Справочник. Инженерный журнал. 2013. № 10. С. 12–16.

 

Источник журнал “РИТМ машиностроения” № 3-2019

 

Цилиндрическая шестерня из стали C45 без ступичного модуля 1 40 зубьев ширина зуба 15 мм наружный диаметр 42 мм Артикул: 22411040

Перейти к содержимому

Maedler North America

$0,00 0 Тележка

Поиск товаров

• Описание
• Дополнительная информация

Артикул	22411040
Кол-во зубьев	40
b [мм]	15
да [мм]	42
d [мм]	40
B H7 [мм]	10
Допустимый MD [Нм]	4,09
Вес [г]	136

КАТАЛОГ СТРАНИЦА ПРОДУКТА

ФАЙЛЫ САПР (щелкните, чтобы загрузить)

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Если вам нужна доработка или изготовление продукта на заказ, пожалуйста, свяжитесь с нами напрямую с вашим запросом.

Поставляемые 3D-модели, изображения и технические чертежи выполнены с разумной тщательностью. Тем не менее ответственность за точность и правильность этих данных исключена.

Материал: C45.

Фрезерованные зубья.
Качество зуба 8d25 DIN 3967.
Угол давления 20°.

17,29 $

Доступность: 1 в наличии (заказы доставляются в течение 1-2 недель)

Цилиндрическая шестерня из стали C45 без ступичного модуля 1 40 зубьев ширина зуба 15 мм наружный диаметр 42 мм Артикул: 22411040 количество

29 ” data-tiered-price-exclude-taxes=” 17.29 ”>

Количество	Скидка (%)	Цена
1 – 9	—	17,29 $
10 – 24	1,5 %	17,03 $
25 – 49	4,86 %	16,45 $
50+	90,72 %	15,61 $

Артикул 22411040_1084 Категории Цилиндрические шестерни, Сталь 11SMnPb30 / C45, Фрезерованные зубья, Модуль 0,5 до 10, Цилиндрические шестерни, Сталь, Модуль 1, Цилиндрические шестерни, Сталь, Модуль 1, Ширина зуба 15 мм, Без ступицы, Цилиндрические шестерни, Система прямых зубьев, Цилиндрические шестерни , Зубчатые рейки, Внутренние шестерни, Храповые колеса Теги Допустимый MD [Нм]4,09, Дюйм/МетрикаМетрическая, Кол-во зубьев 50, Вес [г] 13,6

Maedler North America — ваш идеальный партнер во всем, что связано с технологиями трансмиссии. Имея в наличии более 30 000 деталей, мы уверены, что вы найдете то, что ищете.

Мы здесь, чтобы помочь вам

Имя

Ваш адрес электронной почты

Ваше сообщение

Copyright © MaedlerNorthAmerica 2021 | Работает на MaedlerNorthAmerica.com

Как выбрать компоненты шестерни?

Цилиндрические и конические зубчатые колеса вместе с цилиндрическими зубчатыми рейками являются основными компонентами коробок передач и других машин. При выборе зубчатого компонента необходимо обеспечить совместимость с другими элементами трансмиссии. Значение М-модуля является решающим.

Цилиндрическое зубчатое колесо представляет собой диск с определенными по окружности зубьями, которые входят в другое цилиндрическое зубчатое колесо с соответствующими зубьями и, таким образом, передают механическую энергию между валами или вращающимися частями машины. Мы называем шестерни, зацепляющиеся таким образом, прямозубой зубчатой ​​передачей.

Конические шестерни — это детали машин, используемые для передачи крутящего момента между двумя валами с разными осями.

Цилиндрическая зубчатая рейка в сочетании с соответствующей шестерней преобразует вращательное движение в линейную подачу.

Компоненты зубчатой ​​передачи различаются в зависимости от типа зубчатой ​​передачи. Наиболее распространенным типом зубчатого зацепления является эвольвентный профиль боковой поверхности зуба .

Цилиндрические шестерни с прямыми зубьями

Цилиндрические шестерни с прямыми зубьями являются основным типом зубчатых колес. Пара цилиндрических шестерен образует зубчатую передачу. определенный 9Передаточное число 0070 \(i = {n_1 \over n_2}\) требуется при проектировании зубчатых передач. Передаточное число можно изменить только целыми числами со стороны конических шестерен (всегда целое число зубьев по окружности колеса) \(i = {z_1 \over z_2}\).

Предлагаемые нами цилиндрические и конические шестерни имеют прямые зубья и угол зацепления 20° . Цилиндрические шестерни и рейки поставляются модулями от М1 до М8, конические шестерни поставляются модулями от М1 до М5.

Конические шестерни чаще всего поставляются в количестве зубчатые передачи (пары конических шестерен) с передаточным числом 1:1, 1:1,5, 1:2, 1:2,5, 1:3, 1:3,5 и 1:4, но они могут поставляться как отдельно колеса .

Конические шестерни с прямыми зубьями делятся по типам на тип А по DIN 3967 по UNI 6588, или тип В – Gleason System .

Размер цилиндрических зубчатых колес, конических зубчатых колес и цилиндрических зубчатых реек определяется určena modulem . Модуль – это отношение диаметра делительной окружности к числу зубьев. Это основные данные каталога для компонентов редуктора. Модуль определяет «шероховатость» (или «тонкость») зубчатого колеса и, таким образом, в основном размер компонента.