Выбор материала зубчатых и червячных передач
создание документов онлайн
Документы и бланки онлайн

Обследовать

Выбор материала зубчатых и червячных передач

Механический Электроника



Отправить его в другом документе Выбор материала зубчатых и червячных передач Hits:



дтхзйе дплхнеофщ

Пьер Ферма - ВЕЛИКАЯ ТЕОРЕМА ФЕРМА
ЗАКОН ХАББЛА
Ультразвуковой металлоискатель
ВНЕПЕЧНАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ
ДИОДНЫЕ ОПТОПАРЫ
Создаем собственные электронные устройства
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ - Разработка технологии наплавки пальцев шнеков золоудаления
Сверхъяркий светодиод в фонарике
РЕАКТАНСНЫЕ СХЕМЫ
ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ
 

Выбор материала зубчатых и червячных передач


     Практикой эксплуатации и специальными исследованиями установлено, что нагрузка, допускаемая по контактной прочности зубьев, определяется в основном твёрдостью материала. Применение высокотвёрдых материалов является большим резервом повышения нагрузочной способности зубчатых передач.

     В свою очередь, в связи с высокими скоростями скольжения и неблагоприятными условиями смазки материалы червячной пары должны обладать антифрикционными свойствами, износостойкостью и пониженной склонностью к заеданию.


     Зубчатые передачи


     Основным материалом для изготовления зубчатых колёс являе 525g61ff тся сталь. В условиях индивидуального и мелкосерийного производства, в мало- и средненагруженных передачах, а также в открытых передачах с большими колёсами применяют зубчатые колёса с твёрдостью 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 твёрдость шестерни НВ1 назначается больше твёрдости колеса НВ2. Разность средних твёрдостей рабочих поверхностей зубьев шестерни и колеса при твёрдости материала Н ≤ 350 НВ в передачах с прямыми и непрямыми зубьями составляет НВ1ср – НВ2ср = 20…50.

     Материал и его характеристики выбираются в зависимости от расположения зубьев на ободе колёс пары (прямые или непрямые) и номинальной мощности двигателя.

     Допускаемые контактные напряжения при расчётах на прочность определяются отдельно для зубьев шестерни и колеса.


     Червячные передачи




     Червяки изготовляют из  тех же марок сталей, что и шестерни зубчатых передач (сталь 40, 45, 40Х, 40 ХН). Выбор марки стали червяка и определение её механических характеристик (σВ, σТ, σ-1) производят по таблице 1 и 2 [2] (А.Е.Шейнблит, «Курсовое проектирование деталей машин», стр. 52-53). При этом для передач малой мощности (Р ≤ 1 кВт) применяют термообработку – улучшение с твёрдостью Н ≤ 350 НВ, а для передач большей мощности с целью повышения КПД – закалку ТВЧ до твердости Н ≥ 45 НRСЭ, шлифование и полирование витков червяка.

     Выбираем сталь 40Х. С целью повышения качества передачи применяем закалку до твердости  ≥ 45 HRC.

     Выбор марки материала червячного колеса зависит от скорости скольжения и производится по таблице 5 [2] (А.Е.Шейнблит, «Курсовое проектирование деталей машин», стр. 57). Скорость скольжения vS , м/с, определяется по эмпирической формуле



     Материалы для изготовления зубчатых венцов червячных колёс условно делят на три группы: группа I – оловянные бронзы (υск > 5 м/с); группа II - безоловянные бронзы и латуни (υск= 2 - 5 м/с); I I I – серые чугуны (υск < 2 м/с).

    


     Допускаемые контактные напряжения


     Контактные напряжения образуются в месте соприкосновения двух тел в случаях, когда размеры площадки касания малы по сравнению с размерами тел (сжатие двух шаров, шара и плоскости, двух цилиндров и т. п.). Если значение контактных напряжений больше допускаемого, то на поверхности деталей появляются вмятины, борозды, трещины или мелкие раковины. Подобные повреждения наблюдаются у зубчатых, червячных, фрикционных и цепных передач, а также в подшипниках качения.


     1. Цилиндрическая зубчатая передача


     Исходные данные: - частота вращения валов шестерни и колеса:  n1,  nмин-1

-вращающие моменты на валах шестерни и колеса: T1 =  Hм, T2 =  Hм

-передаточное число Uзп

-расчетная долговечность Lh , ч

-вид передачи: косозубая цилиндрическая

     Марку стали берем одинаковой для колеса и шестерни. Выбранные материалы для изготовления зубчатых колес и их термообработка:

-шестерня: сталь 40Х; термообработка: улучшение до НВ1=260;

-колесо: сталь 40Х; термообработка: нормализация до НВ2=220.


График нагрузки


     Определение допускаемого напряжения на контактную выносливость


, МПа

где

   σHGI,2 - предел контактной выносливости поверхности зубьев шестерни и колеса

   SH1 = SH2 = 1,1 - коэффициент безопасности;

    KHL - коэффициент долговечности

где

    NHG - базовое число циклов;

    NHE - эквивалентное число циклов при заданном переменном графике нагрузок



     Из таблицы 3 «Значение числа циклов» [2] (Шейнблит А.Е., «Курсовое проектирование деталей машин»,  стр. 55)  определяем NHG1, NHG2.

     Находим эквивалентное число циклов по формуле

где

     c - количество колес зацепления,

     ni  - количество оборотов цикла,

     ti  –  время цикла,

     Ti  –  вращающие моменты, которые учитывают при расчете на усталость,

     Tmax  –  максимальный из моментов, учитываемых при расчете на усталость.

     Так как  получившиеся значения KHL1,2 меньше 1, то принимаем их равными 1.

     Определяем допустимые напряжения для шестерни [σHI] и колеса [σH2].

     В косозубых передачах зубья шестерни целесообразно выполнять с твердостью, значительно превышающей твердость зубьев колеса. При этом за расчетное принимают среднее арифметическое из [σ]HI и [σ]H2, но не более 1,23



     Если условие [σ]H  ≤ [σH2]·1,23 выполняется, передача работоспособна.


     2. Коническая зубчатая передача


     Исходные данные:

- частота вращения валов шестерни и колеса:  n1 , об/мин,  n2 , об/мин;

-вращающие моменты на валах шестерни и колеса: T1 , Hм, T2 , Hм;

-передаточное число: Uзп ;

-расчетная долговечность: Lh

-вид передачи:  коническая

     Марку стали берем одинаковой для колеса и шестерни. Выбранные материалы для изготовления зубчатых колес и их термообработка:

-шестерня: сталь 40Х; термообработка: улучшение до НВ1=260;

-колесо: сталь 40Х; термообработка: нормализация до НВ2=220

График нагрузки


















     Допускаемые напряжения на контактную выносливость


, МПа


где

- предел контактной выносливости поверхности зубьев;

- коэффициент безопасности;

 - коэффициент долговечности



,


где                   

    NHG - базовое число циклов,

    NHE - эквивалентное число циклов при заданном переменном графике нагрузок.

     Из таблицы 3 «Значение числа циклов» [2] (Шейнблит А.Е., «Курсовое проектирование деталей машин»,   стр. 55)  определяем NHG1 , NHG2.

     Находим эквивалентное число циклов по формуле

где

    c - количество колес зацепления;

    ni  - количество оборотов цикла;

    ti  –  время цикла;

    Ti  –  вращающие моменты, которые учитывают при расчете на усталость;

    Tmax  –  максимальный из моментов, учитываемых при расчете на усталость

     Так как  получившиеся значения KHL1 и KHL2 меньше 1, то принимаем их равными 1.


     Среднее допускаемое контактное напряжение определяется по формуле


, МПа


причем в расчетную формулу вместо [σ]подставляем меньшее из [σ]HI и [σ]H2.

     Допускаемое напряжение не должно превышать  1,15 [σ]H2.

     Если условие  выполняется, передача работоспособна.


      Червячная зубчатая передача


     Исходные данные:

-частота вращения вала червяка n2, об/мин , червячного колеса n3, об/мин;

-вращающие  моменты на валу червяка Т2, Нм,  червячного колеса Т3, Нм

-расчетная долговечность передачи (ресурс) Lh , ч. 

-передаточное число червячной передачи Uчп



График нагрузки



Li/Lh



     Допускаемые контактные напряжения  зависят от свойств материалов  и для  1 группы материалов вычисляются по формуле


,

где


     KHL – коэффициент долговечности

,

где

     N- общее число циклов перемены напряжений:

     Если по расчету  N ≥ 25·107, то принимают N = 25·107

     Коэффициент интенсивности износа зубьев Cv принимают в зависимости от скорости скольжения:

                                  υск , м/с  -------------         5           6          7       ≥ 8

                                  Cv                -----------         0,95             0,88         0,83    0,8

   

   [σ]Ho  - допускаемое напряжение при числе циклов перемены напряжений, равном 107



     Коэффициент  Q = 0,9  для червяков с твердостью  ≥ 45 HRC , для червяков с твердостью материала ≤ 350НВ Q = 0,75.

   σв и материалы для изготовления венца колеса выбирают с учетом  значения  υск  по таблице 2.14 [1]   (П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов, «Конструирование узлов и деталей машин», стр31).


     Допускаемые контактные напряжения для II группы материалов рассчитываются по формуле


,

где

   [σ]Ho = 300 МПа для червяков с твердостью на поверхности витков [σ]Ho  ≥ 45 HRC;


   [σ]Ho = 250 МПа  для червяков при твердости ≤ 350 НВ 


     Допускаемое напряжение изгиба


,

где

     K F L - коэффициент долговечности ,

где

     N - общее число циклов перемены напряжений;

   [σ]Fo  - исходное допускаемое напряжение изгиба.

     Для материалов  1 и 11 групп:

  

   σт  и  σв определяются по таблице 2.14[1] (П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов, «Конструирование узлов и деталей машин», стр31).