§ 8.12. Материалы и термообработка
Практикой эксплуатации и специальными исследованиями установлено, что нагрузка, допускаемая по контактной прочности зубьев, определяется в основном твердостью материала. Высокую твердость в сочетании с другими характеристиками, а следовательно, малые габариты и массу передачи можно получить при изготовлении зубчатых колес из сталей, подвергнутых термообработке. Сталь в настоящее время — основной материал для изготовления зубчатых колес и в особенности для зубчатых колес высоконагруженных передач. Стали, ре¬комендуемые для зубчатых колес, виды их термообработки и механические характеристики приведены в табл. 8.8.
В зависимости от твердости (или термообработки) стальные зубчатые, колеса разделяют на две основные группы: твердостью Я<350 НВ — зубчатые колеса, нормализованные или улучшен¬ные; твердостью Н> 350 НВ — с объемной закалкой, закалкой ТВЧ, цементацией, азотированием и др. Эти группы различны по технологии, нагрузочной способности и способности к при¬работке.
161
Твердость материала Η 350 Η В позволяет производить чистовое нарезание зубьев после термообработки. При этом можно получать высокую точность без применения дорогих отделочных операций (шлифовки, притирки и т. п.). Колеса этой группы хорошо прирабатываются и не подвержены хрупкому разрушению при динамических нагрузках. Для лучшей приработки зубьев твердость шестерни рекомендуют назначать больше твердости колеса не менее чем на 10... 15 единиц:
Технологические преимущества материала при Η=350 НВ обеспечили ему широкое распространение в условиях ин¬дивидуального и мелкосерийного производства, в мало- и сре- дненагруженных передачах, а также в передачах с большими колесами, термическая обработка которых затруднена.
При Η >350 НВ (вторая группа материалов) твердость вы¬ражается обычно в единицах Роквелла— HRC (1HRC«10 НВ, точнее см. рис. 8.40).
Специальные виды термообработки позволяют получить твердость Η = (50...60) HRC. При этом (см. табл. 8.9) допускаемые контактные напряжения увеличиваются до двух раз, а нагрузочная способность передачи—до четырех раз [см. формулу (8.11)] по сравнению с нормализованными или улучшенными сталями. Возрастают также износостойкость и стойкость против заедания.
Применение высокотвердых материалов является большим резервом повышения нагрузочной способности зубчатых передач. Однако с высокой твердостью связаны некоторые допол¬нительные трудности: