Основной целью редуктора является передача вращения от двигателя к исполнительному механизму. Параллельно с данным процессом происходит уменьшение оборотов и передаваемой мощности, с увеличением крутящего момента. В данной статье рассматриваются и анализируются материалы редукторов, применяемых для зубчатых и червячных колес. Также в данной работе производится классификация сталей относительно их твердости с назначением, а также сравнение сталей по влиянию твердости на расстояние между осями.
Ключевые слова: прочность, крутящий момент, анализ, редуктор, классификация, материалы, механизм.
The main purpose of the gearbox is to transfer rotation from the engine to the actuator. In parallel with this process, there is a decrease in speed and transmitted power, with an increase in torque. This article discusses and analyzes the materials of gearboxes used for gears and worm wheels. Also in this work classification of steels concerning their hardness with appointment, and also comparison of steels on influence of hardness on distance between axes is made.
Keyword. Strength, torque, analysis, reducer, classification, materials, mechanism.
Во время работ, направленных на проектирование привода, одной из основных проблем являются размеры самого проектируемого привода, при этом габариты привода имеют зависимость от габаритов редуктора, которые, в свою очередь, зависят относительно числа ступеней, а также расстояния между осями.
При выполнении проектирования необходимо обращать внимание на тот факт, что чем больше величина прочности колес, тем больший момент они будут способны передать и уменьшить при этом расстояние между осями.
Рис. 1. Пример редуктора
Первоначально, при проектировании зубчатой или же червячной передачи, внимание обращается на материал, предназначенного для выполнения механизмов редуктора, ведь именно от этого в будущем будет зависеть прочность и стойкость зубьев [2].
Главным показателем при подборе материала для создания колес является их твердость. Также при выборе материала колес необходимо использовать следующее условие:
НВ1 > НВ2 + (30–50), (1)
Где НВ1 и НВ2 — твердости рабочих поверхностей шестерни и колеса соответственно.
Это условие дает представление о том, что твердость шестерни, колеса установленного на ведущем валу обязана быть больше, чем твердость колеса, установленного на ведомом валу.
Соблюдение данного критерия способно позволить обеспечить равномерную выработку зубьев шестерни и колеса, а также не допустить ранний выход из строя какого-либо элемента зубчатой пары [3].
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.
Рис. 2. Пример червячного колеса
Все стали по твердости и виду последующей термической обработки можно условно разделить на несколько групп.
К первой группе относятся стали углеродистые и низколегированные стали с последующим улучшением. Стали первой группы используют для малонагруженных передач (с передаваемой мощностью менее 2 кВт), а также для редукторов привода не ответственных механизмов.
Ко второй группе относиться низколегированные стали с последующей закалкой и улучшением. Стали второй группы имеют твердость более высокую, чем первая группа и применяются для средненагруженных передач.
К третьей группе относиться стали среднелегированные, подвергаемые поверхностной химико-термической обработке: цементации, азотированию.
Рис. 3. Среднелегированная сталь
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 [4].
Подводя итоги, необходимо отметить, что редуктор служит для снижения (редуцирования) угловой скорости и повышения крутящего момента. Данный механизм является основной частью механического передающего устройства от двигателя к исполнительному механизму и входит в состав гидромеханических, электромеханических и других сложных передач.
В нашей стране выпускается большое количество нормализованных редукторов общего применения — простых цилиндрических, планетарных, коническо-цилиндрических, червячных с цилиндрическим и глобоидным червяками и других.
Обоснованный выбор схемы редуктора, совершенствование его конструкции и расчета являются важнейшими задачами машиностроения, так как через них проходит большая часть вырабатываемой в стране энергии [5].
В современном мире редукторы — это важнейшая часть машиностроения. В работе был дан анализ материалов колеса и шестерни, применяемых в редукторах.
Литература:
1. Расчеты деталей машин / И. М. Чернин, А. В. Кузьмин, Г. М. Ицкович. — 2-е изд., перераб. и доп. — Мн.: Выш. школа, 1978.
2. Детали машин. Проектирование: учебное пособие / Л. В. Курмаз, А. Т. Скойбеда — 2-е изд., испр., доп. — Мн.: УП «Технопринт», 2002. — 290с.
3. Длоугий В. В. “Приводы машин: Справочник”/ В. В. Длоугий, Т. И. Муха: Под общей ред. В. В. Длоугого — 2-е изд. перераб. 1999.
4. Ануфриев В. И. “Справочник инженера-механика” в 3-х томах. об. 3–7-е изд., Ред. и доп.- М: Машиностроение., 1992
5. Эрдеди А. А. “Детали машин”: учебное пособие для студентов среднего профессионального образования / А. А. Эрдеди, Н. И. Эрдеди. — 3-е изд. М.: Издательский центр “Академия”, 2003
