III. Цилиндрические зубчатые передачи

 

1. Преимущества и недостатки з.п. Классификация з.п. Материалы з. колёс.

 

В зубчатой передаче движение передают с помощью зацепле-

ния пары зубчатых колес. Меньшее зубчатое колесо принято на-

зывать шестерней, большее – колесом. Термин "зубчатое колесо"

относят как к шестерне, так и к колесу.

Достоинства зубчатых передач:

1. Относительно малые размеры и масса зубчатых колес при

высокой нагрузочной способности и надежности.

2. Высокий КПД (97…98 %).

3. Возможность использования зубчатых передач в большом

диапазоне нагрузок (окружные силы от близких к нулю в прибор-

ных механизмах до ∼1000 кН в приводах прокатных станов).

4. Возможность применения в широком диапазоне скоростей

(окружные скорости от близких к нулю в системах перемещения

телескопов до 250 м/с в приводе несущего винта вертолета).

5. Сравнительно малые нагрузки на валы и подшипники.

6. Постоянство среднего значения передаточного числа.

7. Простота обслуживания.

Недостатки:

1. Необходимость высокой точности изготовления и монтажа.

2. Шум при работе передачи с высокими частотами вращения.

Шум обусловлен переменной жесткостью зацепления, погрешно-

стями шага и профиля зубьев.

 

 

 

 

 

Важнейшими критериями при выборе материалов являются масса и габа-риты передачи. Наименьшую массу имеют стальные зубчатые колеса. При-чем, масса и габариты тем меньше, чем выше твердость поверхности зубьев.

Границей качественных свойств зубьев является твердость поверхности Н0, равная 350 НВ:

1. При Н0 ≤ 350 НВ зубья подвергают улучшению или нормализации до нарезания зубьев. Применяют в единичном и мелкосерийном производствах при отсутствии жестких требований к габаритам и массе передачи (например, стационарные машины и механизмы). Зубья из улучшенных сталей хорошо прирабатываются, не подвержены хрупкому разрушению, но имеют ограниченную нагрузочную способность.

2. Высокую твердость Н0 > 350 НВ (45…63 HRC) получают применением поверхностного термического или химико-термического упрочнения предварительно улучшенных зубчатых колес: поверхностной закалки (чаще ТВЧ – токами высокой частоты), цементации и нитроцементации с закалкой, азотирования. Упрочнение проводят после нарезания зубьев, а после него – шлифование или полирование зубьев.

Применяют в массовом и крупносерийном производствах или в любом при наличии жестких требований к габаритам и массе (например, в передачах

транспортных машин).

Зубья с твердостью Н0 ≥ 56 HRC называют высокотвердыми.

Твердые зубья (Н0 > 45 HRC) плохо прирабатываются.

Для обеспечения одинаковой долговечности материал шестерни z1 дол-жен иметь более высокие механические свойства, чем колеса z2, так как при

σН – const зубья z1 в “и” – раз чаще входят в зацепление (N1 > N2), что при-водит к их большей усталости.

Практикой рекомендуются соотношения твердостей:

а) для прямозубых передач Н01 – Н02 ≥ (20…30) НВ;

б) для передач косозубых, шевронных, с круговым зубом с целью повышения прирабатываемости и нагрузочной способности Н01 – Н02 ≥ (100…150) НВ;

в) для твердых передач (Н0 ≥ 45 HRC) Н01 ≈ Н02.