Материалы зубчатых передач

Важнейшими критериями при выборе материалов являются масса и габариты передачи. Наименьшую массу имеют стальные зубчатые колеса. Причем, 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 нормализациидо 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.

Применяютв 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 должен иметь более высокие механические свойства, чем колеса z₂, так какпри

σ_Н – const зубья z₁ в “и” – раз чаще входят в зацепление (N₁ > N₂), что приводит 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 .