Выбор материала зубчатых передач. Определение допускаемых напряжений.
Выбрать твердость, термообработку и материал зубчатых передач (закрытых и открытых).
Определить допускаемые контактные напряжения.
Определить допускаемые напряжения на изгиб.
Общие положения
Сталь в настоящее время – основной материал для изготовления зубчатых колес и червяков. Одним из важнейших условий совершенствования редукторостроения является повышение контактной прочности активных (рабочих) поверхностей зубьев и их прочности на изгиб. При этом снижаются масса и габаритные размеры зубчатой передачи, а это повышает ее технический уровень.
Допускаемое напряжение из условий контактной прочности [σ]Н (которая обычно ограничивает несущую способность стальных зубчатых колес и червяков) пропорциональна твердости Н активных поверхностей зубьев. В термически же необработанном состоянии все стали имеют близкие механические свойства. Поэтому применение сталей без термообработки, обеспечивающей упрочнение зубчатых колес и червяков, недопустимо. При этом марки сталей выбирают с учетом наибольших размеров пары: диаметра D пред для вала-шестерни или червяка и толщины сечения S пред для колеса с припуском на механическую обработку после термообработки.
Способы упрочнения, применяемые при курсовом проектировании:
Нормализация. Позволяет получить лишь низкую нагрузочную способность [σ]Н, но при этом зубья колес хорошо и быстро прирабатываются, и сохраняют точность, полученную при механической обработке.
|
|
Улучшение. Обеспечивает свойства, аналогичные полученным при нормализации, но нарезание зубьев труднее из-за большей их твердости.
Закалка токами высокой частоты (ТВЧ). Дает среднюю нагрузочную способность при достаточно простой технологии. Из-за повышенной твердости зубьев передачи плохо прирабатываются. Размеры зубчатых колес практически неограниченны. Необходимо учитывать, что при модулях, меньших 3...5 мм, зуб прокаливается насквозь.
Сочетание шестерни, закаленной при нагреве ТВЧ, и улучшенного колеса дает большую нагрузочную способность, чем улучшенная пара с той же твердостью колеса. Такая пара хорошо прирабатывается; ее применение предпочтительно, если нельзя обеспечить высокую твердость зубьев колеса.
Выбор твердости, термообработки и материала колес. Сталь в настоящее время – основной материал для изготовления зубчатых колес. В условиях индивидуального и мелкосерийного производства, предусмотренного техническими заданиями на курсовое проектирование, в мало- и средненагруженных передачах, а также в открытых передачах с большими колесами применяют зубчатые колеса с твердостью материала Н≤350 НВ. При этом обеспечивается чистовое нарезание зубьев после термообработки, высокая точность изготовления и хорошая прирабатываемость зубьев.
|
|
Для равномерного изнашивания зубьев и лучшей их прирабатываемости твердость шестерни НВ1 назначается больше твердости колеса НВ2. Разность средних твердостей рабочих поверхностей зубьев шестерни и колеса при твердости материала Н≤350 НВ в передачах с прямыми и непрямыми зубьями составляет HB1ср – НВ2ср = 20…50. Иногда для увеличения нагрузочной способности передачи, т.е. увеличения допускаемых контактных напряжений, а отсюда уменьшения габаритов и металлоемкости передачи, достигают разности средних твердостей поверхности зубьев HB1ср – НВ2ср ≥ 70. При этом твердость рабочих поверхностей зубьев колеса Н≤350 НВ2ср, а зубьев шестерни Н ≥ 350 HB1ср. Для шестерни в этом случае твердость измеряется по шкале Роквелла – Н ≥ 45 HRCэ1ср. Соотношение твердостей в единицах НВ и HRCэ приведено на рис. 158.
Рис. 158. График соотношения твердостей, выраженных в единицах Бринелля и Роквелла
Рекомендуемый выбор материала заготовки, термообработки и твердости зубчатой пары приводится в табл. 21, а механические характеристики сталей – в табл. 22.
|
|
Материал и его характеристики выбираются в зависимости от расположения зубьев на ободе колес пары (прямые или непрямые) и номинальной мощности двигателя Р ном (см. табл. 17) в следующем порядке:
а) выбрать материал для зубчатой пары колес, одинаковый для шестерни и колеса (см. табл. 22), но с разными твердостями, так как твердость зубьев шестерни должна быть больше твердости зубьев колеса (см. табл. 21). При этом следует ориентироваться на дешевые марки сталей: типа 40, 45, 40Х – для шестерни и колеса закрытой передачи; 35Л; 40Л; 45Л – для колеса открытой передачи в паре с кованой шестерней из стали 35, 40, 45;
б) выбрать термообработку для зубьев шестерни и колеса по табл. 22;
в) выбрать интервал твердости зубьев шестерни НВ1 (HRCэ1) и колеса НВ2 по табл. 20;
г) определить среднюю твердость зубьев шестерни HB1ср (HRCэ1ср) и колеса НВ2с. При этом надо соблюсти необходимую разность средних твердостей зубьев шестерни и колеса (см. табл. 21);
д) из табл. 21 определить механические характеристики сталей для шестерни и колеса – σв, σ-1;
е) выбрать из табл. 21 предельные значения размеров заготовки шестерни (D пред – диаметр) и колеса (S пред – толщина обода или диска).
Таблица 21
Дата добавления: 2016-01-04; просмотров: 17; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!