Содержание8
Износ зуба на валу редуктора ставит конструктора и снабженца перед выбором: менять цельную вал-шестерню целиком или снять насадное колесо и оставить вал. От схемы зависят жёсткость передачи момента, ремонтопригодность и то, какие операции закладывать в изготовление по чертежу. Ниже — сравнение двух конструкций, перечень размеров венца и шеек для оценки и случаи, когда зуб нарезают отдельной зубообработкой.
Коротко: вал-шестерня — это вал, выполненный заодно с зубчатым венцом. Насадное колесо стоит на посадочной шейке отдельно и при износе зуба меняется без замены вала. Цельная схема передаёт момент сплошным металлом, сборная — через шпонку или шлицы и позволяет развести твёрдость венца и вала. Шейки и пазы получают на токарно-фрезерном ЧПУ, рабочий эвольвентный венец — на зуборезном станке.
Что такое вал-шестерня и чем она отличается от сборного вала
В редукторе крутящий момент с вала на вал передаёт зубчатый венец. Его выполняют по одной из двух схем, и от этого зависят чертёж, маршрут и то, что меняют при износе зуба. По ГОСТ 16532 вал-шестерня — вал, выполненный заодно с венцом, из одной заготовки и одного чертежа. Сборный вал — ступенчатый вал плюс насадное зубчатое колесо: у вала и у колеса свои чертежи либо один сборочный.
Вал-шестерня входит в кинематическую цепь редуктора одной деталью. На ведущей ступени малый венец часто оставляют цельным: ступице отдельного колеса не хватает места. Сборную схему берут, когда на валу несколько колёс, когда венец изнашивается быстрее шеек или когда твёрдость зуба и сердцевины вала задают разными режимами термообработки.
- Цельная вал-шестерня. Вал и венец из одной заготовки, один чертёж детали. Зубчатый венец выполнен заодно с валом, отдельной посадки колеса нет.
- Сборный вал. Ступенчатый вал и насадное зубчатое колесо. Колесо ставят на посадочную шейку и фиксируют от проворота. В комплекте чертёж вала и чертёж колеса либо сборочный чертёж.
Статья про выбор конструкции и изготовление вала шестерни редуктора по чертежу. Шестерня первичного, промежуточного или вторичного вала — место в кинематике. Схему берут с чертежа, эти места разобраны ниже.
Когда цельный вал жёстче вала с насадным колесом
Цельная вал-шестерня передаёт момент сплошным сечением: от зуба к хвостовику нет стыка. У сборного вала насадное зубчатое колесо установлено на посадочную шейку, и момент идёт через шпоночное или шлицевое соединение. Шпоночное соединение фиксирует насадное колесо от проворота и собирает нагрузку на узкой площадке. Шлицы раздают момент по нескольким граням.
Податливость стыка видна на кручении и на контакте по ширине венца. Посадка с зазором даёт люфт колеса на шейке, натяг держит венец жёстче, стык при этом сохраняется. Чем ближе посадка к натягу, тем меньше колесо перекашивается на шейке и тем ровнее контакт по ширине венца. Опасные сечения цельной детали — галтель шейки и корень зуба. У сборной к ним добавляются паз шпонки и шлицы.
Сборная схема разводит твёрдость: твёрдый венец и более вязкий вал. На ведущей ступени вал шестерня редуктора оставляют цельным, когда диаметр впадин близок к валу и ступица колеса уже не помещается. Прочность и запас считает конструктор по ГОСТ 21354. Завод изготавливает геометрию чертежа.
Что меняют при ремонте: венец или вал целиком
Вопрос, как снять шестерню с вала, закрывает конструкция посадки. Насадное зубчатое колесо на шпоночном соединении, шлицах или напрессовке стоит на шейке отдельной деталью, и его снимают без замены вала. У цельной вал-шестерни зубчатый венец составляет с валом одну деталь: при износе зуба меняют или восстанавливают вал-шестерню целиком.
Сборный вал выгоднее в ремонте, пока изношен зуб, а посадочные шейки, шпоночный паз и шлицы ещё в допуске. Тогда заказывают насадное колесо, вал остаётся в корпусе. Посадка шестерни на вал, шпонка и шлицы передают момент только пока сами в допуске: выработка шейки означает замену вала или обеих деталей. Как закрепить шестерню на валу повторно — только на восстановленной или новой шейке.
Шестерня заднего вала в коробке часто стоит отдельно: задний ход включается коротко и с ударом, зуб изнашивается раньше шеек. Съёмное колесо меняют по своему чертежу. Цельный венец, выполненный заодно с задним валом, уходит в заказ вместе с валом.
Для заказа ремонтной детали достаточно чертежа колеса или вал-шестерни и фактического состояния шеек. Образец заменяет чертёж после обмера годных баз: изношенный зуб уже не хранит размер венца.
Какие операции делают на ЧПУ, а какие — на зуборезном станке
Изготовление вала шестерни делит работу на два парка станков. Токарно-фрезерная обработка с ЧПУ формирует посадочную шейку, торцы, центровые отверстия и пазы. Зубофрезерование формирует венец внешнего зацепления у вал-шестерни: червячная фреза обкатывает эвольвенту. Посадочные шейки эта операция закрывает полностью, рабочий эвольвентный венец силовой передачи нарезают на зуборезном станке по чертежу.
Марка из чертежа, например сталь 40Х, проходит маршрут вокруг термообработки. Под шлифование на шейках оставляют припуск. Зуб нарезают до или после закалки: момент перехода задают твёрдость и степень точности на чертеже. После термообработки шейки финишируют заново, иначе биение венца к базам выходит из допуска.
Путаница начинается, когда в одну операцию записывают и выточку вала, и нарезку зуба. Профиль зуба внешнего зацепления появляется на зубофрезерном станке. Для стали 40Х припуск под шлифование и место зубонарезания относительно закалки берут из чертежа.
- Заготовка: прокат или поковка по марке из чертежа.
- Токарно-фрезерные базы: шейки, торцы, пазы, центровые отверстия.
- Зубонарезание до или после термообработки — как задано чертежом.
- Зубошлифование при высокой точности венца после термообработки.
- Финиш шеек: допуск и шероховатость посадочных поверхностей.
- Контроль биения венца относительно посадочных шеек.
Какие размеры венца и шеек нужны для оценки
Изготовление вала шестерни по чертежу упирается в размеры венца и шеек. Модуль зуба определяет размеры зуба у зубчатого венца: от него зависят высота зуба и инструмент. ГОСТ 1643 задаёт нормы точности для зубчатого венца — кинематическую точность, плавность, контакт и боковой зазор. Строка из таблицы, которой нет на чертеже, оставляет зубообработку или биение без цифры для расчёта.
| Параметр | Зачем производству | Где взять |
|---|---|---|
| Модуль | Размер зуба и фреза | Чертёж венца |
| Число зубьев | Сопряжение пары | Чертёж венца |
| Угол профиля | Профиль фрезы | Чертёж венца |
| Угол наклона | Прямой или косой зуб | Чертёж венца |
| Направление зуба | Левый или правый | Чертёж венца |
| Ширина венца | Длина резания | Чертёж венца |
| Степень точности | Нормы ГОСТ 1643 | Чертёж, ГОСТ 1643 |
| Диаметр и допуск шейки | Посадка колеса | Чертёж вала |
| Длина и Ra шейки | Припуск, шлифование | Чертёж вала |
| Биение венца к базам | Соосность венца и шеек | Техтребования |
| Марка стали | Заготовка и режим | Штамп чертежа |
| Твёрдость и термообработка | До или после зуба | Техтребования |
| Шпонка или шлицы | Фиксация от проворота | Чертёж вала |
| Резьба и центровые | Хвостовик и базы | Чертёж вала |
Сталь 40Х, 18ХГТ и 20ХН3А указывают только если они уже стоят в штампе чертежа. 40Х чаще задают валу, 18ХГТ и 20ХН3А — цементуемому венцу, когда твёрдость зуба и сердцевины различаются. Посадочная шейка задаёт посадку колеса или подшипника. Комплект отправляют на изготовление деталей по чертежам.
В каких случаях нужна отдельная зубообработка
Отдельная зубообработка нужна, когда венец — рабочая эвольвента с нормой точности. Способ выбирают по типу венца. Внешний цилиндрический венец формирует зубофрезерование червячной фрезой. Его задают чертёж и степень точности по ГОСТ 1643.
Так нарезают шестерню первичного вала: венец наружный, выход фрезы по торцу открыт. Косой зуб требует угла наклона и направления линии зуба, прямой — пометки, что угол наклона равен нулю. Модуль зуба определяет шаг и высоту профиля, без него фрезу не подобрать.
Внутренний венец и стеснённый выход у бурта нарезают зубодолблением: червячной фрезе не хватает выхода за торец. Высокая точность после термообработки, когда закалка уводит венец, требует зубошлифования. Шлифование снимает припуск и возвращает нормы ГОСТ 1643 по профилю и направлению зуба. Если чертёж прямо задаёт иной способ, в маршрут ставят его.
Шестерня первичного вала с цельным венцом проходит этот маршрут целиком: базы на ЧПУ, затем зубофрезерование, при жёсткой степени точности — ещё и шлифование зуба. Насадное колесо идёт тем же зуборезным маршрутом, только без длинных шеек вала.
Для изготовления вала шестерни в заявке на зуб должны быть модуль, число зубьев, ширина венца и степень точности. Бурт вплотную к венцу, внутренний зуб и шлифование после закалки — другие станки и другой припуск.
Где в редукторе ставят вал-шестерню, а где насадное колесо
В редукторе вал-шестерня и насадное зубчатое колесо занимают разные места кинематической цепи. Шестерню первичного вала, шестерню промежуточного вала и колёса вторичного вала изготовляют по чертежу или образцу. Каталог запчастей мы не ведём. Номер коробки, в том числе КПП 154, размеры венца не заменяет.
Шестерня распределительного вала и шестерня балансировочного вала — другие узлы, привод газораспределения и уравновешивание двигателя. Дальше речь о редукторе.
Запросы про вал шестерня газель, шестерню вторичного вала газель, шестерню вторичного вала кпп газель и шестерню 5 передачи вторичного вала попадают на первичный и вторичный вал. Число зубьев, модуль и посадка берутся с чертежа — и для коробки лёгкого грузовика, и для редуктора. Шестерня выходного вала — то же, что вторичный. Шестерня привода промежуточного вала чаще сидит на первичном валу.
| Место | Частая схема | Что заказывают при износе зуба |
|---|---|---|
| Ведущий вал | Цельная вал-шестерня | Вал-шестерню целиком |
| Первичный вал | Цельный венец на входе | Вал-шестерню по чертежу |
| Промежуточный вал | Блок колёс или вал-шестерня | Колесо или вал целиком |
| Вторичный вал, 5-я передача | Насадные скользящие колёса | Отдельная шестерня |
| Задний вал | Насадная шестерня | Шестерню заднего хода |
Что прислать, чтобы оценить изготовление вала-шестерни
Срок и цена изготовления вала шестерни зависят от модуля, степени точности по ГОСТ 1643, термообработки и размера партии. Считать срок и цену можно по комплекту ниже. IRONEX (ООО «Разар», detalmet.ru, Чебоксары) делает вал-шестерню и ступенчатый вал под насадное колесо по чертежу, отгрузка по РФ.
- Чертёж PDF или DWG с венцом и посадочными шейками.
- Пометка: цельная вал-шестерня или сборный вал.
- Марка стали, твёрдость и вид термообработки.
- Размер партии.
- Образец, если чертежа нет.
- Нужен ли контроль на КИМ по биению венца к шейкам.
- Контакт для вопроса по недостающему параметру венца.
Токарно-фрезерная обработка с ЧПУ закрывает шейки, торцы и пазы, параметры зуба идут в зубообработку. Посадочная шейка нужна с диаметром, полем допуска и шероховатостью: на неё сажают подшипник или насадное колесо. Ступенчатый вал по чертежу без этих размеров оценивают как тело вращения, венец в оценку не входит. Чертёж отправляют на расчёт.
Степень точности по ГОСТ 1643 и твёрдость после термообработки сдвигают и маршрут, и контроль: протокол на партию закладывают, если он указан в заявке.