Введение 3
1 Анализ литературы по проблеме 5
1.1 Общие сведения о зубчатых колёсах 5
1.2 Чертёж изделия и напряжения в зубе 10
1.3 Требования к изделию и анализ условий эксплуатации 13
1.4 Технология изготовления зубчатых колес 17
1.5 Анализ видов термообработки зубчатых колес 23
1.6 Анализ материалов, применяемых для изготовления зубчатых колес 26
2 Методики исследования зубьев зубчатых колёс 34
2.1 Методика поверхностной закалки токами высокой частоты (ТВЧ) 34
2.2 Методика приготовления шлифов 35
2.3 Выявление микроструктуры образца 35
2.4 Традиционный метод измерения твёрдости образца 36
2.5 Измерение микротвёрдости образца 37
2.6 Методика проведения макроанализа 38
2.7 Методика проведения микроанализа 39
3 Результаты исследования тяжелонагруженных зубчатых колёс 40
3.1 Анализ дефектов реальных зубчатых колёс 40
3.2. Основные сведения о поверхностной индукционной закалки 49
3.3 Индукционная закалка модели зубчатого венца 61
Заключение 68
Список используемых источников 69
В настоящее время в машиностроении повышение технико¬экономических показателей зубчатых передач связано с комплексным решением сложной задачи, включающей в себя анализ условий эксплуатации, основных причин разрушений и выработка на основе этих данных требований к зубчатым колёсам. Исходя из этих требований, производится выбор оптимальных материалов, технологий изготовления и упрочнения.
Зубчатое колесо - основная деталь, применяемая в механизмах зубчатых передач. Основной её функцией является передача вращательных движений между валами в виду зацепления с зубьями соседней шестерни.
Впервые простейшие зубчатые колёса были изготовлены и приведены в действие около 3000 лет назад. В Древней Греции использовались деревянные и металлические шестерни с клинообразными зубьями. Позже, в Римской Империи, деревянные шестерни стали применять в работе зерновых мельниц, а металлические шестерни - во многих примитивных механизмах.
В эпоху Средневековья в водяных мельницах повсеместно применялись деревянные, и только в Швеции, каменные шестерни. Водяные мельницы являлись движущей силой в промышленности и в 18-19 веках.
Деревянные зубчатые передачи масштабно были распространены в 18 веке и применялись во всем мире на различных производствах (например, на ткацких фабриках, сталелитейных заводах и др.). Во второй половине 19-го века, в эпоху активного развития электроэнергетики, железнодорожных путей и производств, широкое использование электрических моторов и паровых двигателей привело к увеличению спроса на качественные металлические шестерни.
В начальной половине 20-го века появились быстро вращающиеся турбины. Для них были необходимы более надежные зубчатые передачи, чем те, что применялись для медленно вращающихся паровых турбин поршневого типа. Однако наибольший спрос на шестерни возник, когда в начале 20-го века активно стали производиться автомобили и грузовики с моторами.
В наше время шестерни производят под автоматизированным и компьютерным контролем, используется автоматизированная система числового программного управления (ЧПУ). Производительность существенно увеличилась, выросло и качество продукции. А развитие технологий в отношении состава используемых материалов, методов изготовления и видов упрочняющих термических обработок дало возможность повысить износостойкость и достигнуть увеличения срока службы.
Целью данной работы является оптимально правильный подбор материала, метода изготовления и влияние упрочняющей термической обработки, в частности закалки ТВЧ на структуру и свойства тяжелонагруженного зубчатого колеса. Были поставлены следующие задачи:
1 Провести анализ условий эксплуатации изделия, выбора материала и технологий получения изделия.
2 Провести анализ причин разрушения зубчатых колёс в реальных условиях эксплуатации.
3 Разработать рекомендации по выбору материала и технологии упрочнения зубчатых колёс, с целью получения оптимального сочетания заданных эксплуатационных характеристик.
4 Изучить кинетику индукционного нагрева зубчатых колёс с целью разработки оптимальной технологии упрочнения.
На основании проведенного анализа условий эксплуатации изделия, мною был проведен выбор материала и технологии получения изделия. Так же был проведен анализ причин разрушения зубчатых колёс, и на основании его разработана рекомендация по выбору материала и технологии упрочнения зубчатых колёс, с целью получения оптимального сочетания заданных эксплуатационных характеристик. Изучена кинетика индукционного нагрева зубчатых колёс с целью разработки оптимальной технологии упрочнения.
