Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Материалы, термообработка и допускаемые напряжения для зубчатых колес




Зубчатые колеса изготовляют из сталей, чугуна и неметаллических материалов. Колеса из неметаллических материалов имеют небольшую массу и не корродируют, а передачи с ними бесшумны в работе. Но невысокая прочность материалов и, как следствие, большие габариты передачи, сравнительно высокая стоимость изготовления колес ограничивают их применение в силовых механизмах.

Чугунные зубчатые колеса дешевле стальных колес, их применяют в малоответственных открытых передачах. Они имеют малую склонность к заеданию и хорошо работают при бедной смазке, но не выдерживают ударных нагрузок.

Наибольшее распространение в силовых передачах имеют колеса из сталей: Ст5, Ст6, 35, 35Л, 40, 40Л и др., ко­торые подвергают, как правило, термообработке для повы­шения нагрузочной способности.

Колеса малоответственных передач общего назначения, а также колеса передач, габариты которых не ограничены, под­вергают объемной закалке с высоким отпуском до твердости НВ 300 — 350 при диаметре колес до 150 мм. При увели­чении диаметра колес свыше 150 мм их твердость умень­шается до НВ 200. Зубья колес, подвергнутых такой об­работке, имеют приблизительно одинаковую твердость НВ 350 по всему сечению и могут быть нарезаны после термооб­работки; благодаря этому отпадает необходимость выполне­ния доводочных операций.

Для предотвращения заедания рабочих поверхностей ниж­ний предел твердости шестерни (меньшего колеса), как по­казывает практика, должен быть на 30 — 50 ед. выше верх­него предела твердости колеса.

Колеса ответственных передач в транспортных машинах и передач ограниченных габаритов должны иметь твердость зубьев НВ > 350 (или HRC > 35) и более мягкую (вязкую) сердцевину. Различную твердость в одном объеме металла получают локальной термической обработкой (поверхностной закалкой токами высокой частоты — ТВЧ) или химико-терми­ческой (цементацией, азотированием и т. п.). Наиболее про­изводительна закалка ТВЧ по контуру зубьев колес из сталей с содержанием углерода 0,3 — 0,5 %. Толщина закаленного слоя при этом достигает 3,5 — 4 мм и имеет твердость поверхности HRC 45 — 55.

Закалка ТВЧ широко применяется для обработки зубьев с модулем т 5 мм. При т < 5 мм реализовать поверх­ностную закалку технологически сложно, а при т < 2,5 мм практически невозможно. В этом случае путем насыщения углеродом (цементация) поверхностных слоев зубчатых колес из малоуглеродистых сталей (С = 0,12 0,3 %) с последующей закалкой получают наибольшую нагрузочную способность и наименьшие габариты передач. Глубина цементованного слоя не превышает 2 мм, твердость поверхностей зубьев HRC 50 — 62. Реже применяют другие виды химико-терми­ческой обработки (азотирование, цианирование).

Отметим, что закалка колес после цементации приводит к короблению (деформации) зубьев, поэтому их форму вос­станавливают дополнительными доводочными операциями (шлифованием, хонингованием или обкаткой). Обычные методы нарезания зубьев для их доводки неприемлемы ввиду высо­кой твердости поверхностей.

При выборе материала необходимо иметь в виду, что в крупносерийном и массовом производстве заготовки колес диаметром свыше 500 — 600 мм изготовляют литьем из сталей, а при малых диаметрах — штамповкой. В последнем случае используют стали с высокой пластичностью (12Х2Н4А, 20Х, 20Х2Н4А и др.).

Допускаемые напряжения изгиба при расчете на усталость определяют по формуле

(20.32)

где — предел выносливости зубьев, соответствующий за­данному (установленному) числу циклов нагружений; SF — ко­эффициент безопасности; YR — коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности, при полировании пере­ходной поверхности — ко­эффициент, учитывающий влияние абсолютных размеров зубь­ев; КxF = 1 - 8,3 • 10-5 da то же, для колес (da — диаметр вер­шин колеса, мм; т — модуль, мм).

Величина коэффициента безопасности зависит от техноло­гии изготовления заготовки и требований к передаче: SF = 1,4 — для поковок стальных, подвергнутых нормализации или улучшению, SF = 1,6 — для отливок стальных или чугун­ных, подвергнутых отжигу, нормализации или улучшению; SF = 1,8 — для термически необработанных поковок и отливок из стали и чугуна; SF = 2,2 — для поковок и стальных отливок, термически обработанных; зубья имеют твердую по­верхность (НВ > 350) и вязкую сердцевину.

 

Таблица 20.30 Приближенные значения

В передачах, где излом зубьев недопустим по условиям техники безопасности или связан с большими производст­венными потерями, коэффициенты безопасности рекомендуется увеличить на 50 %.

Предел выносливости F lim, соответствующий числу циклов NFE, определяют по формуле

где предел выносливости зубьев при базовом числе циклов NF0 = 4*106 (табл. 20.3), определяемый при усталост­ных испытаниях непосредственно зубьев на специальных ус­тановках (машинах); KFL коэффициент долговечности;

при

=1 при

m — показатель степени в уравнении кривой усталости; т = 9 для зубьев с нешлифованной переходной поверхностью при твердости НВ > 350, в остальных случаях т = 6; NF0 = 107 принимают при твердости сердцевины НВ 350 и NF0 = = 15• 107 — то же, при

НВ > 350. Минимальное число циклов в последних равенствах Nmin = 5 • 104, при меньшем числе циклов работы зубьев проводят расчет на малоцикловую усталость.

 

Фактическое число циклов нагружения NFE при работе на постоянном режиме

NFE = 60cnt; (20.33)

при нестационарном режиме нагружения эквивалентное число циклов нагружения

(20.34)

здесь — частота вращения (об/мин) колеса на i -м режиме работы при вращающем моменте Тi; i — номер режима на­гружения, i = 1, 2,..., N; с — число зацеплений зуба за один оборот колесах; ti;- продолжительность работы на i- м режиме; — максимальный вращающий момент, учитываемый в расчете; т — показатель степени кривой усталости.

Допускаемые контактные напряжения. Допускаемые напря­жения при расчете на контактную выносливость опреде­ляют по формуле

(20 35)

где — предел контактной выносливости поверхности зубь­ев; SH — коэффициент безопасности, SH = 1,2 для зубьев с по­верхностным упрочнением (химико-термической обработкой и др.), SH = 1,1 — для колес без поверхностного упрочнения; ZR, Zv, KL, KxH — коэффициенты, учитывающие соответствен­но влияние шероховатости поверхности, окружной скорости, смазочного материала и размеров, их значения в среднем составляют:при 700 мм и КхН = 0,9 при dw = 2 500 мм.

В предварительных расчетах можно принимать произведе­ние ZRZvKLKxH = 1.

Обратим внимание на более низкие по сравнению с SF значения коэффициента SF. Это связано с тем, что после появления признаков выкрашивания передача может работать еще длительное время.

Предел контактной выносливости поверхности зубьев аН\1ту соответствующий фактическому числу циклов нагружения


где — предел выносливости при базовом числе циклов N0 можно принимать из табл. 20.4 в зависимости от сред­ней твердости поверхности; KHL коэффициент влияния огра­ниченного числа циклов (коэффициент долговечности);

 

Таблица 20.4. Значения пределов выносливости

 

Таблица 20.5. К расчету коэффициента для колес из стали

 

при

при

при

Базовое число циклов NHO и число циклов Nmin определяют по табл. 20.5.

Фактическое число циклов нагружения при постоянном и переменном режимах нагружения находят из соотношений (20.33) и (20.34).

Повышать сопротивляемость поверхности зуба выкрашиванию можно увеличением межосевого расстояния, увеличением угла введением смещения, уменьшением шероховатости поверхности зуба, применением материала с повышенной твер­достью поверхностного слоя.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-11; Просмотров: 1643; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.011 сек.