Содержание8
Заявка «вал шестерня редуктора» часто ограничена именем узла. Для запуска нужны модуль, посадка и степень точности по ГОСТ 1643-81. Выбрать предстоит между цельным валом-шестернёй и отдельной шестернёй на валу: от схемы зависят диаметр впадин, путь крутящего момента, ремонт и биение венца относительно шеек под подшипник. Ниже — четыре оси сравнения и таблица данных для изготовления замены.
Коротко: цельный вал-шестерня исключает разъём венца с валом. Момент идёт сплошным сечением, биение венца задают от шеек под подшипник. Отдельную шестерню фиксируют на валу посадкой: неподвижный венец обычно сажают по H7/p6 или H7/r6 со шпонкой или шлицами, более тяжёлый натяг выбирают по моменту стыка. Диаметр впадин показывает, осталась ли стенка ступицы под расточку. Точность цилиндрической передачи нормирует ГОСТ 1643-81, степень берут с чертежа. У цементуемых валов-шестерён из 18ХГТ и 20ХН3А твёрдость поверхности зуба на чертежах чаще ставят 56–63 HRC; улучшение 40Х держит зуб и сердцевину в одном, более низком диапазоне.
Вал-шестерня или шестерня на валу: какую схему ставит редуктор
Вал-шестерня — это вал и зубчатый венец в одной заготовке: деталь исключает разъём венца с валом, момент передаётся сплошным сечением, а базы биения и зуб нарезают в одной цепочке установов. Шестерня на валу — отдельное колесо, которое фиксируется на валу посадкой, шпонкой или шлицами; венец можно сменить, оставив шейки и подшипниковые базы. Оба варианта стоят в одном редукторе. Подпись «вал шестерня» остаётся заголовком заявки, схему выбирают по осям ниже.
Заявку на вал шестерня редуктора разбирают по четырём осям: диаметр впадин относительно шейки, путь крутящего момента, ремонт венца и составляющие биения. По каждой оси дальше разобран механизм ограничения. В разделе про изготовление — таблица данных, без которых замену по чертежу или образцу запускать рано: сначала геометрия, потом цена.
На чертеже схемы читаются по контуру:
- Цельный вал-шестерня. Единый контур: зубчатый венец переходит в шейки, посадочного стыка на поле чертежа нет. Схему ставят, когда диаметр впадин забирает тело под ступицу или момент вместе с допуском биения остаётся на сплошном сечении.
- Шестерня на валу. Две детали: вал с шейкой и венец с отверстием, посадкой и элементом фиксации. Схему ставят, когда стенка ступицы несёт нагрузку, а венец меняют отдельно от вала. Типовой неподвижный стык — посадка H7/p6 или H7/r6.
Быстроходная ступень с малым числом зубьев чаще собирается цельным валом-шестернёй, тихоходная с крупным венцом — шестернёй на валу. Конкретный редуктор подтверждают чертежом или обмером образца.
Диаметр впадин и момент: где составная схема упирается в геометрию
Диаметр впадин — диаметр по дну зуба. У шестерни на валу он ограничивает расточку ступицы: между впадиной и отверстием остаётся стенка под посадку и окружное усилие. Запас стенки и напряжение в ней считает конструктор. Численный порог «диаметр впадин к шейке» открытые нормы не фиксируют.
Модуль масштабирует диаметр впадин при том же числе зубьев. У прямозубого венца делительный диаметр равен произведению модуля и числа зубьев, впадины лежат ниже на высоту ножки. У косозубого масштаб задают нормальный модуль и угол наклона. Мелкий модуль на валу ведущей шестерни часто оставляет деталь цельной.
Момент цельного вала-шестерни идёт сплошным сечением от зуба к шейке. У составной схемы он проходит через посадку шестерни на вал: натяг, шпонку или шлицы. Посадка ограничивает момент, проходящий через шестерню, по смятию этого стыка.
| Критерий | Цельный вал-шестерня | Шестерня на валу |
|---|---|---|
| Диаметр впадин относительно шейки | Одно сечение с шейкой, расточки нет; предел — прочность тела под впадинами | Диаметр впадин ограничивает расточку, стенку считает конструктор |
| Путь крутящего момента | От зуба к шейке по сплошному телу | Через натяг, шпонку или шлицы; предел задаёт смятие стыка |
| Ремонтопригодность | Износ венца закрывают заменой детали целиком | Венец снимают отдельно при живой геометрии шейки |
| Составляющие биения | Биение венца к шейкам замыкается в одной детали | К биению вала добавляются посадка и эксцентриситет ступицы |
Биение венца: базы и посадки на чертеже
Биение венца задают от баз, на которых вал стоит в корпусе. У цельного вала-шестерни это шейки под подшипники: от них ставят радиальное биение делительного цилиндра и торцевое биение опорного торца. Зуб режут от тех же шеек.
У шестерни на валу базы разнесены по двум деталям. На валу — подшипниковые шейки и посадочная шейка с допуском биения посадки к ним. На шестерне — отверстие ступицы и биение венца к отверстию. Посадка влияет на достижимое биение: натяг смещает ось венца, шпоночный паз добавляет перекос. Слагаемые сборки: шейки вала, посадочная шейка, отверстие ступицы, венец шестерни.
ГОСТ 1643-81 нормирует точность цилиндрической передачи и радиальное биение венца шестерни: кинематическую точность, плавность, контакт и боковой зазор. Степень точности берут с чертежа вала-шестерни, из обозначения передачи или из технических требований. У вала ведущей шестерни там же фиксируют биение венца в сборе, база — шейка под подшипник.
Как снять шестерню с вала и не испортить шейку
Как снять шестерню с вала и сохранить шейку, решает, останется ли составная схема ремонтопригодной. Усилие съёмника и температуру нагрева считают по конкретной посадке: H7/p6 и H7/r6 держат по-разному, в шаблон одно число не закладывают.
- Снять стопоры: стопорные кольца, гайку, замковую шайбу, штифты. Шпонку вынимают до стягивания, иначе кромка мнёт паз шейки.
- Упереть лапы съёмника в ступицу, кольцом вокруг вала. Упор в зуб и удар по зубу оставляют забоины на профиле, после которых венец в пару уже не возвращают.
- При прессовой посадке греть венец так, чтобы шейка оставалась холоднее. Температуру задают по посадке, материалу и слою термообработки.
- Стянуть шестерню вдоль оси, без перекоса лап. Перекос рисует задир на посадочном диаметре.
- Проверить шейку на задиры, намётки и размер. Диаметр вне поля посадки повторно расчётный момент не держит.
Чистая шейка позволяет менять венец отдельно: новую шестерню фиксируют на валу той же посадкой, шпонкой или шлицами и прежним стопором. Как закрепить шестерню на валу, закрывает чертёж стыка — натяг, шпонка или шлицы и стопор совпадают с тем, что стояло в узле. Шейка с задиром или с уходом размера тянет замену вала целиком: по составу работ это уже заказ цельного вала-шестерни, где венец и вал меняют вместе.
Изготовление вала-шестерни: данные, без которых замену не сделать
Изготовление вала шестерни запускают по закрытому списку. Запись «вал шестерня 14 зубьев» задаёт только число зубьев: модуль при том же числе зубьев масштабирует диаметр впадин. Термообработка поднимает твёрдость рабочей поверхности шестерни; вид — цементация, закалка ТВЧ или улучшение — берут с чертежа, вместе с твёрдостью сердцевины. Исходный контур тоже с чертежа: ссылка на ГОСТ 13755 означает стандартную эвольвенту с углом профиля 20°, другую цифру с контура не подменяют.
Таблица ниже — цилиндрическая передача, без числового примера одной детали. Для конического и гипоидного вала ведущей шестерни набор другой: углы конуса, тип зуба, осевое положение и пятно контакта. Его собирают по страницам шестерён и зубчатых колёс и валов.
| Параметр | Зачем производству | Источник |
|---|---|---|
| Модуль (для косозубой — нормальный) | Масштаб зуба и диаметр впадин | Чертёж или обмер |
| Число зубьев | Делительный диаметр вместе с модулем | Чертёж или обмер |
| Угол наклона и направление линии зуба | Сторона зубчатой пары | Чертёж или обмер |
| Исходный контур | Угол профиля и высота ножки | Чертёж; ГОСТ 13755, если указан |
| Коэффициент смещения | Толщина зуба и диаметр впадин | Чертёж или обмер |
| Длина общей нормали или размер по роликам | Толщина зуба | Чертёж или обмер |
| Степень точности | Допуск венца по ГОСТ 1643-81 | Чертёж |
| Ширина венца | Длина зуба | Чертёж или обмер |
| Межосевое расстояние или ответная деталь | Проверка зацепления | Чертёж узла или ответная деталь |
| Базы биения | От какой шейки меряют венец | Чертёж |
| Диаметры и посадки шеек | Подшипники и стык венца | Чертёж |
| Отверстие ступицы | Расточка составной шестерни | Чертёж |
| Шпонка или шлицы | Канал момента через стык | Чертёж |
| Материал | Маршрут резания | Чертёж или образец |
| Твёрдость зуба и сердцевины | Слой и припуск под шлифовку | Чертёж |
| Вид термообработки | Порядок нарезки и упрочнения | Чертёж |
Токарно-фрезерные операции и зубообработка по отдельности
Изготовление вала шестерни делится на два контура. Зубообработка выполняется отдельно от токарно-фрезерной обработки с ЧПУ. Токарно-фрезерный участок делает тело вала-шестерни: шейки, торцы, пазы, лыски и базы. Нарезка и шлифовка зубьев — отдельная операция: её подтверждают у исполнителя до запуска, вместе со способом контроля венца.
- Заготовка с припуском под шейки и венец.
- Токарная обработка шеек, торцов и центровых баз.
- Фрезерование пазов, шлицев и лысок.
- Зубообработка — пункт подтверждают до запуска.
- Термообработка по виду, указанному на чертеже.
- Шлифовка базовых шеек.
- Контроль биения венца относительно шеек. Протокол, если он задан, закрывают измерительным контролем, в том числе на КИМ.
Порядок зуба и термообработки расходится на две ветки. Порядок выбирают по виду упрочнения на чертеже, один шаблон на все твёрдости не ставят.
- Нарезка по мягкому с последующей шлифовкой зубьев. Венец режут до упрочнения. После цементации 18ХГТ или 20ХН3А либо после объёмной закалки зуб и базы шлифуют: поводку снимают припуском. Ветку берут, когда чертёж задаёт твёрдую поверхность и жёсткое биение.
- Вариант без зубошлифования. Зуб после нарезки остаётся финишным. Термообработка тогда такая, при которой поводка венца укладывается в степень точности чертежа: улучшение 40Х до нарезки, закалка ТВЧ после нарезки с контролем поводки либо химико-термическая обработка с малым короблением — что записано в технических требованиях.
Шлифовка возвращает шейки после термообработки. Биение венца к этим шейкам проверяют уже на готовой детали, по базам чертежа.
Шестерни первичного, промежуточного и вторичного вала
Шестерня первичного вала, шестерня промежуточного вала и шестерня вторичного вала — это роль в цепи редуктора, а не отдельный класс детали. В промышленном редукторе конструкция повторяется часто. Обязательной её делает чертёж узла.
Имя «шестерня вторичного вала Газель», «шестерня вторичного вала КПП Газель», «шестерня 5 передачи вторичного вала» или «вал шестерня Газель» указывает машину и передачу. Модуля, числа зубьев, угла наклона и посадок в таком имени нет. Изготовление ведут по чертежу или по обмеру образца с ответной деталью, каталожный размер вместо обмера не подставляют. Шестерня рулевого вала и шестерня выходного вала проходят тем же списком.
| Роль в узле | Частая конструкция в промышленном редукторе | Что измерять для замены |
|---|---|---|
| Первичный вал | На быстроходной ступени чаще цельный вал-шестерня: венец мал, диаметр впадин близок к шейке | Модуль, число зубьев, биение к шейкам подшипника |
| Промежуточный вал | Часто пара: мелкий венец цельный или на шлицах, крупное колесо на посадке. Шестерня привода промежуточного вала сидит отдельно | Каждую ступень отдельно, посадку шейки под съёмное колесо |
| Вторичный вал | Крупная шестерня на валу, венец меняют отдельно от вала | Отверстие ступицы, шпонку или шлицы, межосевое |
| Вал ведущей шестерни | Цельный вал-шестерня; у конической пары свой набор углов | Профиль и базы; для конуса — углы и осевое положение |
| Распределительный вал | Шестерня распределительного вала и шестерня привода распределительного вала — колесо на валу | Посадка, шпонка, число зубьев, межосевое с ведущим валом |
| Балансировочный вал | Шестерня балансировочного вала — колесо на валу | Модуль, число зубьев, посадка |
| Задний вал | По роли выходного вала: шестерня заднего вала — крупный венец на валу | Те же данные, что у вторичного вала |
Что приложить к заказу замены
Комплект на изготовление вала шестерни сверяют до запуска. Модуль вместе с числом зубьев задаёт делительный диаметр. Степень точности по ГОСТ 1643-81 записывают рядом с базами биения. Посадка вместе с диаметрами шеек описывает стык, через который момент проходит в шестерню. Зубообработку закрывают отдельной строкой: нарезка и контроль венца подтверждены до того, как тело вала уходит в токарно-фрезерный маршрут.
- Модуль и число зубьев. Для косозубой передачи модуль нормальный.
- Угол наклона и направление линии зуба.
- Смещение или длина общей нормали, либо размер по роликам.
- Степень точности и базы биения — по ГОСТ 1643-81 и по шейкам чертежа.
- Посадки шеек и отверстие ступицы.
- Шпонка или шлицы.
- Материал, твёрдость зуба и сердцевины, вид термообработки.
- Подтверждение зубообработки и метода контроля венца.
- Чертёж узла или образец ответной детали, межосевое расстояние.
Комплект отправляют на расчёт и на изготовление деталей по чертежам. Маршрут считают по чертежу и по закрытому списку выше.