Допускаемые контактные напряжения при расчете на усталость

Допускаемые напряжения

Основные виды термообработки

Другие материалы.

Материалы и термообработка

Сталь – основной материал для изготовления зубчатых колес, особенно в высоконагруженных передачах. Методы получения заготовок – литье, ковка, штамповка, прокат.

В зависимости от твердости (или термообработки) стальные зубчатые колеса разделяют на две основные группы:

1) твердостью ≤350НВ – зубчатые колеса, прирабатывающиеся;

2) твердостью >350 НВ – не прирабатывающиеся;

У колес первой группы чистовое нарезание зубьев возможно после термообработки. Это позволяет получить высокую точность без применения дорогих отделочных операций (шлифовки, притирки и т.п.). Колеса хорошо прирабатываются и не подвержены хрупкому разрушению при динамических нагрузках. Для лучшей приработки зубьев твердость шестерни назначают на 10…15 единиц больше твердости колеса.

Н₁≥Н₂+(10…15)НВ.

Для получения второй группы материалов необходимо применять специальные виды термообработки. При этом допускаемые контактные напряжения увеличиваются в 2 раза, а нагрузочная способность – в 4 раза. Применение высокотвердых материалов является большим резервом повышения нагрузочной способности зубчатых передач. Однако имеют место следующие недостатки.

1. Материалы плохо прирабатываются, что требует высокой точности изготовления, повышенной жесткости валов и опор, фланкирование зубьев.

2. Термообработку выполняют после нарезания зубьев, что может вызвать коробление зуба и для достижения необходимой точности требуются шлифовка, обкатка, притирка и т.п. дорогостоящие операции.

Чугун применяют для изготовления крупногабаритных, тихоходных колес и колес открытых зубчатых передач. Основной недостаток – пониженная прочность по напряжению изгиба. Однако чугун хорошо противостоит усталостному выкрашиванию и заеданию в условиях скудной смазки, он не дорог и хорошо льется и обрабатывается.

Из пластмасс находят применение главным образом текстолит и лигнофоль, а также полиимиды типа капрона. Пластмассовые колеса применяют в сочетании с металлической шестерней и при сравнительно малых нагрузках, они менее чувствительны к неточностям сборки и изготовления.

Объемная закалка, поверхностная закалка ТВЧ, цементация, нитроцементация, азотирование.

Расчет на усталость при циклических контактных напряжениях базируется на кривых усталости. Кривая усталости строятся в полулогарифмических координатах:

– максимальное напряжение цикла;

N – число циклов;

– предел выносливости;

– базовое число циклов;

– циклическая долговечность

(число циклов до разрушения).

Рисунок 23 - Кривая усталости

Допускаемое напряжение

[]=(/)·,

где– коэффициент безопасности; – коэффициент долговечности, учитывает возможность повышения допускаемых напряжений для кратковременно работающих передач.

Для прямозубых передач, а также для косозубых с небольшой разностью твердости зубьев шестерни и колеса за расчетное принимается меньшее из двух допускаемых напряжений.

=, =1…2,4;

где- действительное число циклов нагружения.

При постоянном режиме нагружения расчетное число циклов нагружения.

N=60nct

где n – частота вращения колеса; с – число зацеплений зуба за один оборот колеса; t – число часов работы.

При переменных режимах нагрузки определяют эквивалентное число циклов нагружения. =60с;

где –крутящие моменты при расчете на усталость; – максимальный из моментов; – частоты вращения и время работы.

В расчетах мгновенные нагрузки (пуск, торможение) не учитываются.

Рисунок 24 - Гистограмма цикла нагружения

Дата добавления: 2014-01-07