Зубчатое колесо с незакалённым зубчатым венцом

Если честно, когда слышу про незакалённый венец, сразу вспоминаю 2018 год и наш провал с конвейером для 'Северстали'. Тогда все чертежи были идеальны, но на сборке зубья повело так, что пришлось срочно искать альтернативы. Многие до сих пор путают - думают, раз не закалён, значит дешёвый и ненадёжный. А на деле это часто осознанный выбор для специфических условий.

Почему незакалённый венец - это не всегда компромисс

Вот смотрю на текущий заказ для Завод ?Цзыян Синлида Редукторное оборудование? - там как раз партия зубчатое колесо с незакалённым зубчатым венцом для шахтных вентиляторов. Температурные перепады там такие, что закалённый зуб дал бы трещины за полгода. Кстати, их сайт https://www.xld-russia.ru хорошо описывает ассортимент, но в живом производстве нюансов больше.

Заметил интересное: когда делаешь расчёт на усталость для незакалённого варианта, ГОСТы часто требуют завышенных запасов прочности. Но практика показывает, что при правильной геометрии зубьев и грамотной термообработке основы эти колёса работают дольше закалённых в вибронагруженных узлах. Особенно если речь о редукторах с плавающей нагрузкой.

В прошлом месяце как раз разбирали отказ редуктора на лесопилке. Там поставили закалённое колесо - и при попадании щепы зуб не амортизировал, пошёл скол. А незакалённый вариант, возможно, просто бы смялся в точке удара, сохранив функциональность узла. Но это уже из области предположений.

Технологические подводные камни при обработке

Самое сложное - выдержать чистоту поверхности на тыльной стороне зуба. Если останутся рисски от фрезы - концентрация напряжений гарантирована. Мы в цехе даже ввели дополнительный контроль карманов у основания зубьев, особенно для колёс большого диаметра.

Материал тоже играет роль. Для зубчатое колесо с незакалённым зубчатым венцом часто берём 40Х, но если нужна пластичность - переходим на 35ГС. Правда, с последней сложнее добиться стабильности при чистовой обработке, бывает, зуб 'уплывает' на пару соток.

Запомнился случай с браком от субподрядчика - они не дотянули твёрдость до 285 HB, получилось 269. По паспорту брак, но колесо до сих пор работает в мешалке химкомбината уже третий год. Хотя формально мы бы такой экземпляр не приняли.

Когда незакалённый венец становится оптимальным решением

В судовых редукторах от Завод ?Цзыян Синлида Редукторное оборудование? часто встречаю именно такие решения. Особенно для вспомогательных механизмов - там важнее ремонтопригодность, чем максимальная нагрузочная способность. Кстати, их производственные мощности в 5500 м2 как раз позволяют экспериментировать с термообработкой.

Для нестандартных редукторов по индивидуальному заказу иногда сознательно идём на незакалённый вариант, когда клиент хочет иметь возможность подшабрить зубья прямо на объекте. Да, ресурс ниже, но для единичного оборудования это часто оправдано.

А вот в общемашиностроительных редукторах незакалённый венец ставим только при жёстких ограничениях по вибронагруженности. Хотя последние тенденции показывают, что заказчики стали чаще выбирать этот вариант для оборудования с ударными нагрузками.

Ошибки проектирования, которые дорого обходятся

Самая распространённая - несоответствие твёрдости шестерни и колеса. Видел случаи, когда для пары ставили незакалённое колесо и закалённую шестерню. Результат предсказуем - шестерня начинает 'выедать' сопряжённую поверхность, хотя формально всё по расчётам.

Ещё момент с толщиной зуба. Многие конструкторы, зная о меньшей прочности незакалённого варианта, искусственно завышают модуль. Но это приводит к увеличению габаритов всего узла, что не всегда допустимо. Лучше играть на точности изготовления.

Кстати, о точности - для незакалённых колёс требования к 6-й степени точности часто избыточны. На практике 8-я степень при правильной сборке даёт сравнимый ресурс, но существенно дешевле в производстве.

Перспективы и личные наблюдения

Сейчас многие переходят на комбинированные решения - например, упрочнение только головки зуба при незакалённом основании. Технологически сложнее, но для ответственных узлов перспективно. Особенно в свете развития аддитивных технологий.

Завод ?Цзыян Синлида Редукторное оборудование? в этом плане интересно движется - у них в ассортименте есть и редукторы с закаленной поверхностью зубьев, и обычные. Видимо, накопленный с 1995 года опыт позволяет предлагать разные варианты под конкретные задачи.

Лично я считаю, что будущее за гибридными решениями. Тот же зубчатое колесо с незакалённым зубчатым венцом с локальным упрочнением в зоне контакта могло бы решить много проблем. Но пока это дорого для серийного производства, больше подходит для штучных заказов.

В целом же, незакалённый венец - это не пережиток прошлого, а вполне современное решение для определённого класса задач. Главное - не применять его шаблонно, а каждый раз считать целесообразность. Как показывает практика, иногда простые решения оказываются наиболее живучими.