зубчатое колесо двойное

Когда слышишь 'двойное зубчатое колесо', первое, что приходит на ум — два контура зубьев на одной заготовке. Но на практике всё сложнее: тут и разнонаправленные нагрузки, и термообработка, которая может 'повести' геометрию, и тонкости с посадкой на вал. Сейчас объясню на примерах, где даже опытные инженеры ошибаются.

Конструктивные ловушки двойных колёс

Сделать два зубчатых венца на одной основе — не просто экономия материала. Например, в редукторах для конвейерных линий мы сталкивались с ситуацией, когда двойное зубчатое колесо работало в режиме разнонаправленных крутящих моментов. Левый венец принимал нагрузку от привода, правый — от тормозной системы. Казалось бы, расчёт по контактной прочности прошёл, но через 200 часов работы появилась усталостная трещина по переходной зоне между венцами. Пришлось пересматривать технологию изготовления — сместили шлицы вала на 15 градусов относительно оси симметрии колёс.

Ещё один момент — разнородные нагрузки на каждый венец. В судовых редукторах с завода 'Цзыян Синлида' как-раз применяют такие решения: один контур работает на прямой ход, второй — на реверс. Но если зубья одного контура изнашиваются быстрее, менять приходится всё колесо целиком. Здесь важно соблюдать твёрдость поверхностей: для переднего хода делаем HRC 58-60, для реверса — HRC 54-56. Это снижает риски одновременного выхода из строя.

Термичка — отдельная история. При закалке ТВЧ двойное колесо может 'сложиться' по внутреннему диаметру. Мы в цеху называем это 'эффектом банана'. Спасение — предварительная нормализация заготовки и ступенчатый нагрев. Кстати, на том же заводе 'Цзыян Синлида' для колёс диаметром свыше 800 мм используют сквозную индукционную закалку — меньше деформаций, но дороже оборудование.

Монтажные особенности, о которых молчат поставщики

Посадка на вал — кажется простой операцией? Для двойного зубчатого колеса с натягом критично соосность обоих ступичных отверстий. Как-то раз получили брак: при прессовании на оправку левый венец сместился на 0,3 мм относительно правого. Редуктор работал, но вибрация была запредельной. Пришлось разрабатывать плавающую оправку с юстировочными винтами — теперь используем её для всех колёс с двумя венцами.

Смазка разбрызгиванием — ещё одна головная боль. Если зубья расположены близко (межвенцовое расстояние меньше высоты зуба), масло не успевает проникнуть в зацепление дальнего венца. Для редукторов общего назначения с сайта xld-russia.ru мы рекомендуем принудительную смазку через форсунки, особенно для колёс с модулем свыше 10.

Балансировка — отдельная тема. Двойное колесо балансируем в сборе с валом, но предварительно проверяем каждый венец на статическую неуравновешенность. Бывает, что по отдельности колёса в норме, а в сборе — дисбаланс. Приходится сверлить противовесы в теле ступицы, но не глубже 1/3 толщины — иначе ослабляется конструкция.

Материалы и термообработка: от теории к цеховой практике

Сталь 40Х — классика, но для двойных зубчатых колёс с разнонаправленными нагрузками лучше идёт 35ХГСА. Хотя бы потому, что после закалки остаточные напряжения распределяются равномернее. Помню, на испытаниях для рудничного конвейера колесо из 40Х потрескалось по переходной зоне через 500 часов, а из 35ХГСА — выдержало 1500.

Азотирование против цементации — вечный спор. Для двойных колёс малого модуля (до 6) азотирование предпочтительнее: меньше коробления, можно не шлифовать зубья после обработки. Но если модуль 8 и выше — только цементация с последующей зубошлифовкой. На заводе 'Цзыян Синлида' для колёс с закаленной поверхностью зубьев используют именно цементацию — проверенная технология, хотя и дороже.

Контроль твёрдости — отдельная наука. Для двойных колёс нельзя мерить твёрдость только на одном венце. Берём минимум 4 точки на каждом контуре, особенно в зоне перехода. Если разброс более 3 единиц HRC — отправляем на перезакалку. Да, бракуем до 15% таких заготовок, но зато нареканий от клиентов почти нет.

Нестандартные решения и кастомизация

Когда стандартные двойные зубчатые колёса не подходят, идём на хитрости. Например, для дробильного оборудования делаем колесо с разным углом наклона зубьев: левый венец — 15 градусов, правый — 20. Это снижает резонансные колебания. Правда, пришлось переделывать фрезы — стандартные не подошли.

Ещё пример — колесо с разным модулем: один венец m=12, второй m=10. Заказчик хотел универсальность для двух режимов работы. Сделали, но пришлось считать нагрузочную способность по слабому звену — пришлось увеличивать ширину венца с m=10 на 40%.

Для специальных редукторов с сайта https://www.xld-russia.ru иногда делаем колёса с разной термообработкой венцов. Один контур — закалка ТВЧ, второй — азотирование. Технологически сложно, но для ударных нагрузок работает лучше. Главное — не перегреть азотируемый венец при закалке соседнего.

Ошибки, которые лучше не повторять

Самая грубая ошибка — экономия на размере ступицы. Для двойного зубчатого колеса соотношение диаметра ступицы к диаметру делительной окружности должно быть не менее 0,65. Один раз уменьшили до 0,55 — колесо лопнуло по посадочному отверстию после месяца работы.

Неправильный выбор шпоночного паза — тоже частая проблема. Для двойных колёс лучше делать два паза под углом 180 градусов, даже если крутящий момент небольшой. Это предотвращает проворачивание и снимает местные напряжения.

И главное — никогда не используйте для разных венцов одного колеса зубья с разным профилем. Казалось бы, очевидно, но один поставщик попытался сэкономить, совместив эвольвентный и циклоидальный профиль 'в одном флаконе'. Результат предсказуем — редуктор разобрало за 2 часа работы.