Допускаемые напряжения для материалов венцов червячных колес

Силы в зацеплении

В приработанной червячной передаче, как и в зубчатых передачах, сила червяка воспринимается не одним, а несколькими зубьями колеса.

Для упрощения расчета силу взаимодействия червяка и колеса F_n (рис. 5.12, а) принимают сосредоточенной и приложенной в полюсе

Виток червяка

Рис. 5.12. Схема сил, действующих в червячном зацеплении

зацепления П по нормали к рабочей поверхности витка. По правилу параллелепипеда F_n раскладывают по трем взаимно перпендикулярным направлениям на составляющие F_a, F_n, F_a1. Для ясности изображения сил на рис. 5.12, б червячное зацепление раздвинуто.

Окружная сила на червяке F_t1 численно равна осевой силе на червячном колесе F_a2.

F_n = F_a2 = 2T₁/d₁, (5.25)

где T₁— вращающий момент на червяке.

Окружная сила на червячном колесе F_t2 численно равна осевой силе на червяке F_a1:

F_t2=F_a1 = 2T₂/d₂, (5.27)

где T₂ — вращающий момент на червячном колесе.

Радиальная сила на червяке F_r1 численно равна радиальной силе на колесе F_r2 (рис. 5.12, в):

F_r1 = F_r2 = F_t2tga. (5.28)

Направления осевых сил червяка и червячного колеса зависят от направления вращения червяка, а также от направления линии витка. Направление силы F_t2 всегда совпадает с направлением скорости вращения колеса, а сила F_n направлена в сторону, противололожную скорости вращения червяка.

Виды разрушения зубьев червячных колес

В червячной паре менее прочным элементом является зуб колеса, для которого возможны все виды разрушений и повреждений, встречающиеся в зубчатых передачах, т. е. усталостное выкрашивание, износ, заедание и поломка зубьев. Из перечисленного наиболее редко встречается поломка зубьев колеса.

В передачах с колесами из оловянных бронз (мягкие материалы) наиболее опасно усталостное выкрашивание рабочих поверхностей зубьев колеса, но возможно и заедание, которое проявляется в намазывании бронзы на червяк. Сечение зуба постепенно уменьшается, при этом передача может еще продолжать работать длительное время.

При венцах колес из твердых бронз (алюминиевых) заедание переходит в задир с последующим катастрофическим износом зубьев колеса частицами бронзы, приварившимися к виткам червяка. Этот вид разрушения зубьев встречается наиболее часто.

Для предупреждения заедания рекомендуется тщательно обрабатывать поверхности витков и зубьев, применять материалы с высокими антифрикционными свойствами.

Износ зубьев колес червячных передач зависит от степени загрязненности масла, точности монтажа, частоты пусков и остановок, а также от величины контактных напряжений.

Излом зубьев червячных колес происходит в большинстве случаев после износа.

Материалы червячной пары

Ввиду того, что в червячном зацеплении преобладает трение скольжения, материалы червячной пары должны иметь низкий коэффициент трения, обладать хорошей износостойкостью и пониженной склонностью к заеданию. Для этого в червячной передаче сочетают разнородные материалы при малой шероховатости соприкасающихся поверхностей.

Червяки изготовляют из среднеуглеродистых сталей марок 40, 45, 50 или легированных сталей марок 40X, 40ХН с поверхностной или объемной закалкой до твердости HRC45—55. При этом необходима шлифовка и полировка рабочих поверхностей витков.

Хорошую работу передачи обеспечивают червяки из цементируемых сталей (15Х, 20Х и др.) с твердостью после закалки HRC58—63.

Зубчатые венцы червячных колес изготовляют преимущественно из бронзы, причем выбор марки материала зависит от скорости скольжения v_CKи длительности работы.

При высоких скоростях скольжения, когда v_CK = 6—25 м/с и при длительной работе рекомендуются оловянные бронзы марок Бр ОФ10-1, Бр ОНФ, которые обладают хорошими противозадирными свойствами. При средних скоростях скольжения, когда v_ск = 2—6 м/с, применяют алюминиевую бронзу марки Бр АЖ9-4. Эта бронза обладает пониженными противозадирными свойствами, поэтому применяется в паре с закаленными до твердости HRC45 и шлифованными червяками. В отдельных случаях ее применяют до v_CK = 8 м/с.

При малых скоростях скольжения, когда v_CK < 2 м/с, червячные колеса можно изготовлять из серых чугунов марок СЧ12—28, СЧ15—32 и др.

Практика показала, что срок службы бронзовых венцов червячных колес сильно зависит от способа отливки заготовок. Большее сопротивление изнашиванию оказывают зубья венцов, отлитых центробежным способом.

Для наиболее распространенных материалов венцов червячных колес механические характеристики приведены в табл. 5.3.

Таблица 5.3. Механические характеристики материалов венцов червячных колес

Марка бронзы или чугуна	Способ отливки	Продел текучести	Предел прочности при растяжении	Предел прочности при изгибе о	Твёрдость НВ
Марка бронзы или чугуна	Способ отливки	МПа
БрОНФ	Центробежный	170	285		100—120
БрОФ10-1	В кокиль	150	255	—	100—120
БрОФ10-1	В землю	140	225	—	80—100
БрАЖ9-4	Центробежный	200	490	—	120
БрАЖ9-4	В кокиль	200	490	-----	100
БрАЖ9-4	В землю	200	392	----	100
СЧ12-28	То же	—	118	274	143—229

Допускаемые напряжения для материалов венцов червячных колес

Червячные передачи, аналогично зубчатым, рассчитывают на контактную прочность и на изгиб зубьев червячного колеса как менее прочных по сравнению с витками червяка.

1. Допускаемые контактные напряжения [ ]_Н для оловянных бронз(Бр ОФ10-1, Бр ОНФ и др.) определяют из условий сопротивления усталостному выкрашиванию рабочих поверхностей зубьев по эмпирической формуле

, (5.29)

где = (0,75—0,90) — допускаемое напряжение при 10⁷ циклов. Большие значения рекомендуется принимать при закаленных до твердости HRC45 шлифованных червяках;

— предел прочности бронзы при растяжении (см. табл. 5.3); Khl — коэффициент долговечности при расчете на контактную прочность;

Khl= (5.30)

здесь N — число циклов нагружения зубьев червячного колеса за весь срок службы передачи

Если N > 25*10⁷, то его принимают равным 25*10⁷.

Допускаемые контактные напряжения для твердых бронз (Бр АЖ9-4 и др.) и чугунов принимают из условия сопротивления заеданию в зависимости от скорости скольжения в пределах 90 – 240 МПа по справочной литературе.
Допускаемые напряжения изгиба определяют по эмпирическим формулам в зависимости от материала венца червячного колеса и характера нагрузки по справочной литературе.

Дата добавления: 2021-05-18; просмотров: 105; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!