Выбор материалов и расчет допускаемых напряжений
1.1. Выбор материалов для колеса и шестерни
Основным материалом для изготовления зубчатых колес силовых передач являются углеродистые или легированные стали, которые можно условно разделить на две группы в зависимости от твердости рабочих поверхностей зубьев. I группа с твердостью не более 350 НВ, предназначенные для передач малой (Р ≤ 2 кВт) и средней (Р ≤ 5,5 кВт) мощности – нормализованные или улучшенные. II группа с твердостью более 350 НВ – для высоконагруженных передач (в таблице 1.1.1 твердость таких сталей указана в HRC) – закаленные, цементированные, нитроцементированные, азотированные. Соотношение твердостей в единицах НВ и HRC приведено на рисунке 6.
Рис. 6. График соотношения твердостей, выраженных в единицах НВ и HRC
Таблица 1.1.1
Механические характеристики сталей и чугунов, используемых для изготовления зубчатых колес
| Марка стали | Диаметр D, мм (рис. 7) | Ширина S, мм (рис. 7) | Твердость | Предел | Термическая обработка | ||||||
| сердцевины (НВ) | поверхности (HRC) | прочности σВ | текучести σТ | ||||||||
| МПа | |||||||||||
| Поковка или штамповка | |||||||||||
| 35 | Любой | Любая | 163…192 | - | 550 | 270 | Нормализация | ||||
| 45 | Любой | Любая | 179…207 | - | 600 | 320 | Нормализация | ||||
| 45 | 125 | 80 | 235…262 | - | 780 | 540 | Улучшение | ||||
| 45 | 80 | 50 | 269…302 | - | 890 | 650 | Улучшение | ||||
| 40Х | 200 | 125 | 235…262 | - | 790 | 650 | Улучшение | ||||
| 40Х | 125 | 80 | 269…302 | - | 900 | 750 | Улучшение | ||||
| 40Х
| 125 | 80 | 269…302 | 45…50 | 900 | 750 | Улучшение + закалка ТВЧ | ||||
| 35ХМ | 315 | 200 | 235…262 | - | 800 | 670 | Улучшение | ||||
| 35ХМ | 200 | 125 | 269…302 | - | 920 | 790 | Улучшение | ||||
| 35ХМ | 200 | 125 | 269…302 | 48…53 | 920 | 790 | Улучшение +закалка ТВЧ | ||||
| 40ХН | 315 | 200 | 235…262 | - | 800 | 630 | Улучшение | ||||
| 40ХН | 200 | 125 | 269…302 | - | 920 | 750 | Улучшение | ||||
| 40ХН | 200 | 125 | 269…302 | 48…53 | 920 | 750 | Улучшение +закалка ТВЧ | ||||
| 50ХН | 200 | 125 | 269…302 | 50…56 | 1100 | 900 | Улучшение +закалка ТВЧ | ||||
| 20ХН2М | 200 | 125 | 300…400 | 56…63 | 1000 | 800 | Улучшение + цементация +закалка | ||||
| 18ХГТ | 200 | 125 | 300…400 | 50…56 | 1000 | 800 | Улучшение + цементация +закалка | ||||
| 12ХН3А | 200 | 125 | 300…400 | 50…56 | 1000 | 800 | Улучшение + цементация +закалка | ||||
| 25ХГМ | 200 | 125 | 300…400 | 50…56 | 1000 | 800 | Улучшение + цементация +закалка | ||||
| 40ХН2МА | 125 | 80 | 269…302 | 50…56 | 980 | 780 | Улучшение + азотирование | ||||
| Стальная отливка | |||||||||||
| 35Л | Любой | Любая | 163…207 | - | 550 | 270 | Нормализация | ||||
| 45Л | 315 | 200 | 207…235 | - | 680 | 440 | Улучшение | ||||
| 50ГЛ | 315 | 200 | 235…262 | - | 850 | 600 | Улучшение | ||||
| Чугун | |||||||||||
| СЧ 15-32 | Любой | Любая | 160 | - | 150 | - |
| ||||
| СЧ 24-44 | Любой | Любая | 170…190 | - | 240 | - |
| ||||
| СЧ 32-52 | Любой | Любая | 170…241 | - | 320 | - |
| ||||
| СЧ 35-56 | Любой | Любая | 197…248
| - | 350 | - |
| ||||
| КЧ 30-6 | Любой | Любая | 150 | - | 300 | - |
| ||||
| КЧ 35-10 | Любой | Любая | 149 | - | 350 | - |
| ||||
Рис. 7. Размеры заготовок, указанные в таблице 1.1.1
В таблице 1.1.1 приведены усредненные значения механических характеристик и виды термообработки некоторых марок конструкционных сталей, используемых для изготовления зубчатых колес.
В условиях индивидуального и мелкосерийного производства, предусмотренного техническими заданиями на курсовое проектирование, в мало- и средненагруженных передачах, а также в передачах с большими колесами (открытых) преимущественно применяют зубчатые колеса с твердостью не более 350 НВ. Для малонагруженных передач находят применение стальное литье и чугун.
Для изготовления зубчатых колес открытых передач наряду со сталью различных марок и различной термической обработки широкое распространение получил чугун. Он хорошо противостоит усталостному выкрашиванию и заеданию в условиях малой подачи смазочного материала. Чугун дешевле стали и обладает хорошими литейными свойствами, хорошо обрабатывается, однако характеризуется пониженным сопротивлением изгибу.
В целях выравнивания долговечности зубьев шестерни и колеса, ускорения их приработки и повышения сопротивляемости заеданию твердость поверхностей зубьев шестерни всегда назначается больше твердости зубьев колеса: для прямозубых НВ1ср – НВ2ср = 20…30; для косозубых и шевронных НВ1ср – НВ2ср = 30…50.
|
|
|
1.2. Допускаемые контактные напряжения
для углеродистых и легированных сталей
шестерня 
, (1)
колесо 
, (2)
где σ H lim1 и σ H lim2 – пределы контактной выносливости шестерни и колеса соответственно (см. 1.2.1);
sH – коэффициент запаса прочности (см. 1.2.2);
kHL 1 и kHL 2 - коэффициенты долговечности шестерни и колеса соответственно (см. 1.2.3).
для чугунов
[σН] = сНВmin, (3)
где с = 1,5 для серого чугуна (СЧ 15-32; СЧ24-44);
с = 1,8 для ковкого (КЧ 30-6; КЧ 35-10) и модифицированного (СЧ 32-52; СЧ 35-56) чугуна.
1.2.1.Пределы контактной выносливости приведены в таблице 1.1.2
Таблица 1.1.2
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 353; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!