СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ИЗГИБНОЙ ПРОЧНОСТИ ЗУБЬЕВ ЗУБЧАТОГО КОЛЕСА
METHOD FOR INCREASING BENDING STRENGTH OF TEETH OF GEAR WHEEL

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для повышения долговечности зубчатых передач механизмов и машин.
Известен конструктивный способ повышения изгибной прочности зубьев зубчатых колес, заключающийся в выполнении переходной галтели между боковыми поверхностями зубьев и окружностями их впадин - см., например, «Гавриленко В.А. Зубчатые передачи в машиностроении. М., Машгиз, 1962. 532 стр. с илл.», стр.116.
Недостаток данного способа состоит в том, что выполнение галтелей не обеспечивает достаточной изгибной прочности зубьев, так как области оснований зубьев при работе колес в зацеплении подвержены наибольшим изгибающим моментам и являются участками наибольших концентраций напряжений. Это приводит к раскрытию под действием прилагаемых нагрузок микротрещин на этих участках, периодическое погружение зубьев способствует росту микротрещин, переходу их в категории трещин; при работе зубчатых колес со смазыванием, смазочный материал проникает под действием адгезионных сил в трещины, вызывая эффект расклинивания; рост трещин снижает изгибную прочность зубьев и может привести к их поломке.
В качестве прототипа взят технологический способ повышения изгибной прочности зубьев зубчатых колес, заключающийся в обработке поверхностей участков зубьев, подвергаемых при работе большим изгибающим моментам - в частности, поверхностей участков оснований зубьев, - методами поверхностного пластического деформирования (обкатывание, чеканка, обработка дробью и т.п.) - см. «Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформировнаием: Справочник. - М.: Машиностроение, 1987, 328 с., ил.», стр.24.
Недостаток данного способа состоит в недостаточной его эффективности, особенно при работе зубчатых колес со смазыванием, так как обработка поверхностей пластическим деформированием осуществляется в отсутствии сил, действующих на эти участки зубьев при работе колес в зацеплении; и микротрещины, изначально нейтрализованные пластическим деформированием под действием прилагаемых в зацеплении сил, особенно больших по величине, подвержены расширению, что снижает повышенную пластическим деформированием изгибную прочность.
Изобретением решается задача повышения изгибной прочности зубьев зубчатого колеса.
Для достижения указанной цели, производят нагружение вершины одного зуба с одной боковой его стороны статической нагрузкой, эквивалентной максимальной рабочей, и осуществляют упрочнение методом поверхностного пластического деформирования, например, обработкой дробью, поверхности основания с этой боковой стороны до получения необходимой шероховатости поверхности, затем нагружение прекращают, продолжая упрочнение поверхности основания до подтверждения необходимой ее шероховатости, после чего подобные действия повторяют с другой боковой стороны зуба, а затем - в той же последовательности - для всех остальных зубьев зубчатого колеса.
Реализуется предлагаемый способ следующим образом. Зубчатое колесо, в частности поверхности его зубчатого венца, очищают от загрязнений; производят нагружение вершины одного зуба с одной боковой его стороны статической нагрузкой, эквивалентной максимальной рабочей, и осуществляют упрочнение методом поверхностного пластического деформирования, например обработкой дробью, поверхности основания с этой боковой стороны до получения необходимой шероховатости поверхности, затем нагружение прекращают, продолжая упрочнение поверхности основания до подтверждения необходимой ее шероховатости, после чего подобные действия повторяют с другой боковой стороны зуба, а затем - в той же последовательности - для всех остальных зубьев зубчатого колеса.
По сравнению с прототипом, предлагаемый способ позволяет повысить изгибную прочность зубьев зубчатого колеса, особенно при тяжелых режимах их работы, так как предварительное нагружение зубьев перед пластическим поверхностным деформированием, стимулирует раскрытие микротрещин, а последующее пластическое деформирование (в режиме нагружения зубьев) способствует лучшему их завальцовыванию, после снятия нагрузки микротрещины закрываются более плотно, а последующее пластическое деформирование довершает процесс их завальцовывания.