Зубчатые колеса изготавливают из сталей, чугуна и неметаллических материалов. При выборе материалов необходимо обеспечивать прочность зубьев на изгиб, стойкость поверхностных слоев зубьев (контактная прочность) и сопротивление заеданиям. Несущая способность по контактной прочности пропорциональна квадрату твердости зубьев, поэтому для повышения несущей способности передачи и уменьшения габаритов целесообразно применять стали, закаливаемых до значительной твердости. Однако высокая твердость снижает сопротивление изгибу, поэтому вместо объемной закалки (где закаливается весь объем материала зубчатого колеса) применяют поверхностную термическую и химико-термическую обработку (поверхностная закалка ТВЧ, цементация, азотирование и др.), которые придают высокую твердость поверхности зубьев (для высокой контактной прочности) и сохраняют вязкую сердцевину (для высокой изгибной прочности).
Это уменьшает остаточные напряжения и трещины не возникает. В то же время образуется мелкозернистая мартенситная микроструктура, лучше сопротивляется циклической нагрузке и, следовательно, утомляющему повреждению. Присутствие сжимающих напряжений в поверхностных областях также благоприятно. Лазерная передача - это многообещающий метод их изготовления. Преимущественно применяются классические преимущества лазерного упрочнения, такие как небольшие деформации, равномерная твердость, высокая производительность и повторяемость, легкая автоматизация.
При изготовлении стальных зубчатых колес применяют следующие виды термической обработки:
Нормализация позволяет получить твердость 180…220 HB, поэтому нагрузочная способность относительно невелика, но при этом зубья колес хорошо прирабатываются и сохраняют точность, полученную при механической обработке. Нормализованные колеса обычно используют во вспомогательных механизмах, например, в механизмах ручного управления.
Небольшие изменения объема и низкое окисление отвержденной поверхности во многих случаях устраняют необходимость окончательного измельчения. Определенное ограничение - это перекрытие отдельных дорожек, в которых удаляется упрочнение предыдущей дорожки. Возможно, эти более мягкие пятна компенсируют остаточные напряжения и, следовательно, не создают трещин в материалах, чувствительных к их образованию после индукционного упрочнения.
Более быстрое производство шестеренок цилиндрическими фрезами
Новый резак имеет высокую твердость. При использовании зубных инструментов наиболее важными аспектами являются производительность, качество и надежность производства. Помимо наших собственных специалистов, т.е. ряда инженеров в Инженерном центре, они ищут вдохновения для инноваций, работая с клиентами, производителями машин и колледжами.
Применяемые стали: 40, 45, 50 и др. Для повышения стойкости против заедания шестерни и колеса следует изготавливать из разных материалов.
Улучшение позволяет получить твердость поверхности и сердцевины 200…240 HB (для небольших шестерен 280…320 HB), нагрузочная способность несколько выше, чем при нормализации, но зубья колес прирабатываются хуже. Обычно улучшенные колеса применяют в условиях мелкосерийного и единичного производства при отсутствии жестких требований к габаритам.
Крупнейшим пользователем зубчатых инструментов, особенно прокатных станов, является промышленность по производству автомобилей, в том числе грузовые автомобили с 50% -ной долей мировых потребностей. Ниже приводится энергетическая промышленность с около 25%, самой современной ветряной электростанции. Оставшиеся 25% разделены на различные области, например, в машиностроении или судостроении.
Потребность в передаче в будущем будет расти. Например, в автомобильной промышленности тенденция автоматической трансмиссии очевидна. Новые автоматические коробки передач содержат восемь или более передач, возможно даже с низким уровнем шума. Новые конструкции планетарных редукторов состоят из множества небольших шестерен. Новые современные двигатели будут иметь меньшее количество цилиндров и меньше грузоподъемности, поэтому приводы возьмут на себя основную функцию.
Применяемые стали: 40, 45, 50Г, 35ХГС, 40Х и др.
Объемная закалка до твердости 45…55 HRC. Закаливается весь объем материала (см. выше). В настоящее время почти не применяется, за исключением ремонтных предприятий, где нет возможности выполнить поверхностную закалку.
Применяемые стали: 40Х, в более ответственных случаях – 40ХН и др.
Роликовые мельницы модулей 4-16
Его значительная особенность - высокая термостойкость, что позволяет значительно повысить условия резания. Это означает сокращение времени обработки и резких сокращений затрат на заготовку. Отличная производительность этого инструмента должна быть увеличена до более крупной передачи. Результатом этой разработки являются прокатные станы для модулей 4-16, которые используются, например, для коммерческих автомобилей, тяжелой техники или ветровых турбин.
Скорость резания может быть увеличена на 94%
Использование новой валиковой плиты может увеличить производительность обработки и снизить производственные затраты. Следовательно, можно было провести практические испытания крупномасштабных прокатных станов. Глубина фрезерования и осевое смещение были такими же, как и для ранее использованных инструментов. Однако скорость резания составляла всего 36 м.мин -1. Теперь он увеличился на 94%. И это приносит более высокую скорость производства. Зубы были сделаны всего за 26, 2 минуты. Первоначальный инструмент требовал 50, 9 мин.
Поверхностная закалка с нагревом токами высокой частоты (ТВЧ) до твердости 50…55 HRC при глубине упрочненного слоя до 3…4 мм – дает среднюю нагрузочную способность при достаточно простой технологии упрочнения. Оптимальная глубина прокалки 0,5…1 мм. Закалке ТВЧ обычно предшествует улучшение, поэтому механические свойства сердцевины – как при улучшении.
Это означает экономию времени не менее 49%. Процесс нанесения покрытия специально разработан для удовлетворения растущих требований, предъявляемых к фрезерованию зубов прокатными станами. Используя быстрорежущий роликовый узел, в практических тестах можно было использовать гораздо более высокую скорость резания.
Результатом является увеличение срока службы краев до 40% по сравнению с используемыми до сих пор покрытиями. Скорость резания более 300 м / мин -1; повысить производительность на 70%; более высокая надежность обработки. Вращающийся резак со сменными режущими пластинами является чемпионом мира по более крупным внутренним зубам.
Изгибная прочность по сравнению с объемной закалкой выше в 1,5-2 раза. Из-за повышенной твердости зубьев передачи плохо прирабатываются. Размеры зубчатых колес практически неограниченны. Необходимо помнить, что при модулях менее 3…5 мм, зуб прокаливается насквозь, что приводит к значительному их короблению и снижению ударной вязкости.
Первый режущий инструмент со сменными режущими пластинами для больших внутренних зубов. Эти требования удовлетворяются специальными передачами для больших передач. На сегодняшний день такие зубы, которые используются, например, в ветровых турбинах или кранах, производятся фрезами. Пользователи сменных режущих пластин имеют возможность полной обработки зубьев на одной машине, более высокого качества зубов и существенного уменьшения основного времени обработки. Во-первых, можно добиться гораздо большей точности шага, чем сегодняшняя передача.
Применяемые стали: 40Х, 40ХН, 35ХМ, 35ХГСА.
Цементация (поверхностное насыщение углеродом) с последующей закалкой ТВЧ и обязательной шлифовкой позволяет получить поверхностную твердость 56…63 HRC при глубине упрочненного слоя 0,5…2 мм. Нагрузочная способность высокая, но технология упрочнения более сложная. Изгибная прочность по сравнению с объемной закалкой выше в 2-2,5 раза.
В предположении той же машины точность 10 к новому инструменту была достигнута с помощью инструмента непрерывной прокатки, поэтому точность резания от 6 до 7 может быть достигнута с лучшим качеством обрабатываемой поверхности. Для достижения такого качества все еще необходимо было использовать операцию шлифования.
Существенным преимуществом для пользователя является достижение гораздо лучшего качества обрабатываемой поверхности, чем в прошлом, и полная обработка зубьев на той же машине. Кроме того, достигается значительное сокращение времени обработки до 40%, что значительно увеличивает производительность обработки.
Широко применяют сталь 20Х, а для ответственных зубчатых колес, особенно работающих с перегрузками и ударными нагрузками, стали 12ХН3А, 20ХНМ, 18ХГТ, 25ХГМ, 15ХФ.
Азотирование (поверхностное насыщение азотом) обеспечивает высокую твердость и износостойкость поверхностных слоев при глубине упрочненного слоя 0,2…0,5 мм, при этом не требуется последующая закалка и шлифование. Малая толщина упрочненного слоя не позволяет применять азотированные колеса при ударных нагрузках и при работе с интенсивным изнашиванием (при загрязненной смазке, попадании абразива). Длительность процесса азотирования достигает 40-60 часов. Обычно азотирование применяют для колес с внутренним зацеплением и других, шлифование которых затруднено.
Червячные редукторы изготавливаются в соответствии с новыми методами производства в очень точных телеоператорах. Электродвигатель проталкивается непосредственно в отверстие вала винта. Выходной вал может быть односторонним, двухсторонним или полым. Передача выполняется здесь с помощью передних передач. Зубья подвергаются термической обработке и разрезают зубы.
Сегодня вопрос о постепенном производстве становится доминирующей темой в отрасли. В основном это связано с тем, что специальные предметы можно быстро и эффективно печатать от отдельных частей до средних серий. Этот процесс характеризуется высокой точностью и обеспечивает точные и точные поверхности, что делает его отличным выбором для печати передач. Результаты лабораторных испытаний нового материала стали показали убедительные результаты.
Применяют молибденовую сталь 38Х2МЮА, но возможно азотирование сталей 40ХФА, 40ХНА, 40Х до меньшей твердости, но большей вязкости.
Нитроцементация – насыщение поверхностных слоев углеродом и азотом в газовой среде с последующей закалкой обеспечивает высокую контактную прочность, износостойкость и сопротивление заеданиям, обладает достаточно высокой скоростью протекания процесса – около 0,1 мм/час и выше. В связи с малым короблением позволяет во многих случаях обойтись без шлифования. Содержание азота в поверхностном слое позволяет применять менее легированные стали, чем при цементации: 18ХГТ, 25ХГТ, 40Х и др.
Исследовательская лаборатория компании показала, что новый редуктор характеризуется особенно высокой устойчивостью к истиранию, что приводит к особенно длительному сроку службы. В испытаниях новый лазерный спекающий материал доказал свое господство над обработанными механизмами. Вечный вопрос инженерам - передать привод от двигателя к колесам. Сначала необходимо преобразовать мощность, а во-вторых - двигаться под углом. Обычно в автобусе двигатель позиционируется перпендикулярно колесам, и много от них.
Используются редукторы, которые изменяют скорость и направление вращения. Они расположены в коробке передач и приводном валу. Они всегда полагаются на зубчатые колеса, которые должны быть выполнены с отличной точностью, из высококачественной стали, специально подвергнутой тепловой обработке, для обработки огромных нагрузок, возникающих при движении 10-тонных автомобилей.
Лазерная закалка – обеспечивает высокую твердость до 64 HRC, не требует легирования, позволяет местное упрочнение, автоматизацию, не вызывает коробление, но процесс очень медленный.
Чугунные зубчатые колеса дешевле стальных, их применяют в крупногабаритных открытых передачах. Они имеют малую склонность к заеданию и хорошо работают при бедной смазке, но не выдерживают ударных нагрузок. Применяют серые чугуны СЧ 20…СЧ 35, а также высокопрочные магниевые чугуны с шаровидным графитом.
Несмотря на то, что были предприняты все шаги, идеальный класс стали и максимально возможная термообработка были сделаны, чего нельзя избежать. На приведенных ниже иллюстрациях показано, что происходит со сталью в течение многих лет эксплуатации. Видимый в середине отверстия используется для прикрепления к валу, а радиальные выступы удерживают шар подшипника.
Зубчатая поверхность зуба подвергается интенсивной неровной трещине, которая прекрасно видна на верхнем зубе. Стальные частицы сжимаются и, в результате слабости усталости, внутренняя структура зуба распадается и отслаивается. Затем поверхность зуба дополнительно сжимается, деформируется после миллиона оборотов, таких как пластилин.
Колеса из неметаллических материалов имеют небольшую массу, не подвержены коррозии, бесшумны в работе. Но невысокая прочность, большие габариты, склонность к старению ограничивают их применение в силовых передачах. Обычно применяют пластмассовые зубчатые колеса в паре со стальной шестерней в слабонагруженных передачах для обеспечения бесшумности, или самосмазываемости, или химической стойкости. Стальные колеса при этом целесообразно закалить до 45 HRC и отшлифовать. К числу давно применяемых пластмасс относятся текстолит марки ПТ и ПТК и древесно-слоистые пластики ДСП-Г. Наиболее перспективными следует считать капролон, полиформальдегид и фенилон.
Следующая картина, показывающая профиль зуба, показывает довольно интересный эффект. Левая сторона зубов, в результате значительного износа, столкнулась с большим столкновением, чем с правой. В результате сторона зуба вместо выпуклой стала вогнутой, потеряв первоначальный непроизвольный профиль профиля. Изменение формы зуба подразумевает, конечно, совместное использование двух соответствующих зубьев зубчатой передачи. Если добавить больше, чем несколько десятков колесных зубов, с одной стороны, мы услышим характерный треск во время спешки.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Юго-Западный государственный университет»
Кафедра машиностроительных технологий и оборудования
УТВЕРЖДАЮ
Первый проректор –
проректор по учебной работе
Е.А. Кудряшов
«____» _______________ 2012 г.
РАСЧЕТ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ
Еще раз, на этот раз под другим углом, мы видим, что в 2 миллиметрах от пальца его зуба очень сильно размалывается вогнутая. Огромные нагрузки и - возможно, - бросая шестерню перед работой синхронизатора - заставили обломки сломаться. Другая сторона зубов - совсем другой, менее интенсивный износ. Легко угадать, какая сторона колеса вращается чаще.
Эти когда-то идеально гладкие зубы, специально закаленная поверхность в несколько раз увеличивает твердость поверхности, после того, как несколько сотен тысяч километров автобуса выглядят разрушенными эрозией скалы. Это не Татры или Альпы, а близость к состоянию зубов.
Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Детали машин» для студентов специальностей 260601.65, 150202.65, 196601.65, 200503.65 и бакалавров направлений подготовки 150400.62, 150700.62, 190600.62, 200500.62
Составители: А.А. Норовский, И.Н. Путинцева, Р.Е. Абашкин,
Н.Д. Тутов
Рецензент
Кандидат технических наук, доцент Д.В.Пономарев
И недавнее крупным планом на состояние зуба. Сокрушения, столкновения, пробои - все это происходит ежедневно с зубчатыми колесами. Вывод этого колеса определялся грохотом и шумом, создаваемым им. Это был не крайний случай - уже были зубы, которые ломались у основания и трескались на всей передаче. Изображения, приведенные выше, дают представление о том, как тяжелая работа выполняется на автобусах в автобусах каждый день.
Передачи - это самые простые передачи с передачами, которые передают движение вращения между двумя валами и обычно используются при строительстве редукторов общего назначения, трансмиссий автомобилей и тракторов, станков, технологического оборудования, сельскохозяйственной техники и пищевой промышленности и т.д. их основными преимуществами являются: высокая грузоподъемность, поэтому относительно низкая калибровка; постоянное передаточное отношение; высокий урожай; эксплуатационная безопасность и высокая долговечность; Снижение потребления смазки.
Расчет зубчатых передач : Методические указания по выполнению курсового проекта детали машин для студентов специальностей 260601.65, 150202.65, 190601.65, 200503.65 и бакалавров направлений подготовки 150400.65, 150700.62, 190600.62, 200500.62 / Юго-Зап. гос. ун-т; сост. А.А. Норовский, И.Н. Путинцева, Р.Е. Абашкин, Н.Д. Тутов. Курск, 2012. 43с.:ил. 2,табл. 11. Библиогр.:с.43.
Среди недостатков можно отметить: необходимость высокой точности исполнения и монтажа; шум в работе; требовательная технология и высокая стоимость. Анализ этих причин приводит к выводу, что ухудшение характеристик зубчатых колес обусловлено несколькими причинами, приводящими к повреждению других деталей машин, таких как валы, муфты, подшипники и т.д. повторное действие нагрузки на зуб из-за его зацепления или зацепления приводит к сложной нагрузке, которая может привести к повреждению механизма и снятию с эксплуатации.
Зубы могут быть повреждены - в дополнение к структурным дефектам, материалу и обработке - путем разрыва или повреждения активных боковых поверхностей. Нарушение зубов Это самая опасная форма повреждения зубов, потому что сломанные зубы могут привести к повреждению других частей машины в коробке передач. Разрывание зубов вызвано усталостью материала или перегрузками, которые возникают в коробке передач. Дыхание зубов через усталость является основной причиной повреждения зубчатых колес из высокопрочной стали активных флангов.
Излагаются рекомендации по выбору материалов, определению допускаемых напряжений и порядок расчета цилиндрической и конической передач. Приведены примеры расчета закрытой цилиндрической и конической передач, необходимые для расчета справочные данные, а также примеры расчетов на ЭВМ.
Подписано в печать. Формат 60х84 1 / 16 .
Усл. печ. л. . Уч.-изд. л. . Тираж 50 экз. Заказ. Бесплатно.
Юго-Западный государственный университет.
305040, Г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94. Оглавление
1. МАТЕРИАЛЫ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС 3
2. ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ ПРИ ИХ РАСЧЕТЕ НА ВЫНОСЛИВОСТЬ 5
3. ЗАКРЫТАЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ ПРЯМОЗУБАЯ ПЕРЕДАЧА 7
4. ЗАКРЫТАЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ КОСОЗУБАЯ ПЕРЕДАЧА 12
5. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ СООСНЫХ РЕДУКТОРОВ 15
6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ 17
7. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ЗУБЬЕВ НА СТАТИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ ПРИ ПЕРЕГРУЗКАХ 19
8. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ОТКРЫТЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ 19
9. ПРИМЕР РАСЧЕТА ЗАКРЫТОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПРЯМОЗУБОЙ ПЕРЕДАЧИ 20
10. ЗАКРЫТАЯ КОНИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА С ПРЯМЫМИ ЗУБЬЯМИ 25
11. ЗАКРЫТАЯ КОНИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА С КРУГОВЫМИ НОРМАЛЬНО ПОНИЖАЮЩИМИСЯ ЗУБЬЯМИ 28
12. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ОТКРЫТЫХ КОНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ 31
13. ПРИМЕР РАСЧЕТА ЗАКРЫТОЙ КОНИЧЕСКОЙ ПРЯМОЗУБОЙ ПЕРЕДАЧИ 32
14. РАСЧЕТ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ НА ЭВМ 38
14.1 Расчет цилиндрической открытой передачи 39
14.2. Расчет конической передачи. 40
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 43
1. Материалы зубчатых колес
Основным материалом для изготовления зубчатых колес силовых передач служит термически обработанная сталь.
В табл.1.1 приведены механические характеристики некоторых марок сталей, применяемых для изготовления зубчатых колес.
В зависимости от твердости рабочих поверхностей зубьев после термообработки зубчатые колеса можно условно разделить на две группы:
с твердостью 350НВ – нормализованные, улучшенные;
б) с твердостью 350НВ – закаленные, цементированные, цианированные, азотированные.
Механические свойства материалов шестерни и колеса должны быть взаимно увязаны. Зубья шестерни испытывают за одинаковое время большее число нагружений, чем зубья колеса, поэтому материал шестерни должен иметь более высокий предел выносливости, чем материал колеса. Для зубчатых колес с прямыми зубьями (при твердости 350НВ) среднюю твердость рабочей поверхности зубьев шестерни НВ 1ср для ускорения прирабатываемости и выравнивания долговечности обоих колес рекомендуют назначать больше твердости зубьев колеса не менее, чем на (10...15)НВ:
НВ 1ср НВ 2ср +(10...15)НВ.
Для зубчатых колес с непрямыми зубьями твердость рабочих поверхностей зубьев шестерни желательно возможно большая:
НВ 1ср - НВ 2ср 100НВ.
Для не прирабатывающихся зубчатых передач с твердыми (твердость 350НВ) поверхностями зубьев обоих зубчатых колес обеспечивать разность твердостей зубьев шестерни и колеса не требуется.
При поверхностной термической обработке зубьев механические характеристики сердцевины зуба определяются предшествующей термической обработкой.
Таблица 1.1 Марки сталей для зубчатых колес, виды их
термообработки и механические характеристики
|
Марка стали, ГОСТ |
обра-ботка |
Твердость |
Базовый предел выносливости |
Базов. число циклов | |||||
Продолжение таблицы 1.1
|
Цемен-тация | |||||||||
|
Цемен-тация | |||||||||