Анализ материалов для зубчатых и червячных колес, применяемых в редукторах Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

АНАЛИЗ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЗУБЧАТЫХ И ЧЕРВЯЧНЫХ КОЛЕС, ПРИМЕНЯЕМЫХ В РЕДУКТОРАХ Габдулов И.Н.

Габдулов Илъяс Ниязович - аспирант, факультет научно-педагогических кадров и кадров высшей квалификации, Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) им. И.М. Губкина, г. Москва

Аннотация: редуктор предназначен для передачи вращения от двигателя к исполнительному механизму, при этом уменьшается число оборотов, передаваемая мощность и увеличивается крутящий момент. При этом, чем выше передаточное число, тем выше крутящий момент, тем выше должна быть прочность зубчатых колес редуктора. В статье приводится анализ материалов, применяемых для червячных и зубчатых колес редукторов. Приводится классификация сталей в зависимости от твердости и назначения и сравнение сталей по влиянию твердости на межосевое расстояние.

Ключевые слова: материалы зубчатых и червячных колес, червячные и цилиндрические редукторы.

УДК 621.83.06

Введение. При проектировании привода одной из проблем является габариты самого проектируемого привода, при этом размеры привода связаны в основном с габаритами подбираемого редуктора, которые зависят от количества ступеней и межосевого расстояния. Следует обратить внимание на то что, чем выше прочность колес, тем больший момент они смогут передать и при этом можно уменьшить межосевое расстояние.

Выбор материала зубчатых и червячных колес

При проектировании зубчатой или червячной передачи в первую очередь внимание обращают на материал, из которого будут выполнены зубчатые колеса редуктора, ведь от этого будет зависеть контактная прочность и износостойкость зубьев, и как следствие долговечность проектируемого редуктора.

Основным показателем, с помощью которого подбирают материал для колеса, является твердость. Следует отметить, что чем выше твердость материла, тем меньше вес и выше прочность колеса изготовленного из этого материала. При выборе материала для колес зубчатой пары следует использовать условие:

НВ1 > НВ2 + (30-50) (1)

Данное условие говорит о том, что твердость шестерни, колеса установленного на ведущем валу должна быть больше твердости колеса, установленного на ведомом валу. Выполнение этого условия позволяет обеспечить равномерную выработку зубьев шестерни и колеса и не допустить преждевременный выход из строя одного из элементов зубчатой пары.

Виды материалов, применяемых для зубчатых и червячных колес

Для зубчатых и червячных колес наиболее часто применяются стали с проведением последующей термической обработкой. Стальные колеса имеют более высокую прочность и износостойкость при небольшом их весе по сравнению с другими материалами.

Все стали по твердости и виду последующей термической обработки можно условно разделить на несколько групп [1, с. 49].

К первой группе относятся стали углеродистые и низколегированные стали с последующим улучшением. Например, к первой группе можно отнести стали 45 и 40Х и аналогичные. Стали первой группы используют для

малонагруженных передач (с передаваемой мощностью менее 2 кВт), а также для редукторов привода не ответственных механизмов. Преимуществом этой группы является низкая цена, а недостатком - низкая твердость.

Ко второй группе относиться низколегированные стали с последующей закалкой и улучшением. К этой группе можно отнести стали 40ХН, 35ХМ и аналогичные. Стали второй группы имеют твердость более высокую, чем первая группа и применяются для средненагруженных передач (с передаваемой мощностью менее 5,5 кВт).

Твердость колес, изготовленных из сталей первой и второй группы не превышает 350 единиц по Бринеллю (НВ).

Твердость колес изготовленных сталей третьей группы превышает 350 НВ и составляет от 40 до 70 единиц Роквелла, шкала С (ШТ).

К третьей группе относиться стали среднелегированные, подвергаемые поверхностной химико-термической обработке: цементации, нитроциминтации, азотированию. При этом для сердцевины применяется улучшение. Такая обработка позволяет увеличить поверхностную твердость зубьев колеса и обеспечить мягкую сердцевину, как следствие колесо будет иметь высокую прочность и износостойкость при оно не приобретает хрупкости. К третьей группе можно отнести стали 18ХГТ, 20Х, 25ХГМ и аналогичные [2].

Заключение

В статье приведен анализ материалов, применяемых для зубчатых и червячных колес редуктора. В результате анализа выделены три группы сталей, различающихся по твердости.

Список литературы

1. Шейблинт А.Е. Курсовое проектирование деталей машин.

М.: Высш. шк., 1991. 432 с.

2. Иванов М.Н. Детали машин. М.: Высшая школа, 2004.

383 с.