Студопедия

Главная страница Случайная лекция


Мы поможем в написании ваших работ!

Порталы:

БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика



Мы поможем в написании ваших работ!




Выбор материалов, термообработки и допускаемых напряжений

Читайте также:
  1. I ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА И АНАЛИЗА ПОСТАНОВОЧНОГО МАТЕРИАЛА В КОЛЛЕКТИВЕ.
  2. Автоматический выбор пределов измерения
  3. Агрегирование данных при выборке
  4. Альтернатива выбора производственной программы
  5. Анализ влияния форм и методов розничной торговли сети гипермаркетов «Ашан» на потребительский выбор.
  6. Анализ информации и выбор РА
  7. В каких случаях задача определения напряжений считается плоской?
  8. Важный момент отчета — обоснование выбора тех или иных методов оценки.
  9. Виды торговых посредников, критерии выбора посредников
  10. Влияние мотивации на выбор форм анимационных услуг

 

При выборе материалов зубчатых колес следует учитывать назначение передачи, условия эксплуатации, требования к габаритным размерам передачи и технологию изготовления колес.

Зубчатые колеса редукторов в большинстве случаев изготавливают из сталей, подвернутых термическому упрочнению. Чугуны применяют для малонагруженных или редко работающих передач, для которых габариты и масса не имеют определяющего значения.

На практике, в основном, применяют следующие сочетания материалов и термической обработки (ТО) [1, с. 11]:

I – марки сталей и ТО одинаковы для шестерни и колеса: стали 45, 40Х, 40 ХН и др., ТО – улучшение. Зубья колес из улучшаемых сталей хорошо прирабатываются и не подвержены хрупкому разрушению, но имеют ограниченную нагрузочную способность;

II – марки сталей одинаковы, а ТО различная. Материалы для шестерни и колеса: 40Х, 40 ХН и др., ТО колеса – улучшение, а шестерни – улучшение и закалка ТВЧ (твердость сердцевины зуба соответствует термообработке улучшение);

III – ТО колеса и шестерни одинаковая: улучшение и закалка ТВЧ (твердость сердцевины зуба соответствует термообработке улучшение). Твердость поверхности зубьев зависит от марки стали: 45…50HRC, 48…53HRC. Марки сталей одинаковы для шестерни и колеса: 40Х, 40ХН и др.;

IV – разные материалы и ТО: материал колеса – стали 40Х, 40 ХН, 35ХМ и др. с ТО: улучшение и закалка ТВЧ. Материал шестерни – сталь марки 20Х, 20ХН2М, 18ХГТ, 12ХН3А и др. с ТО: улучшение, цементация и закалка;

V – марки сталей и ТО одинаковые для шестерни и колеса: 20Х, 20ХН2М, 18ХГТ, 12ХН3А и др.; при этом одинаковая ТО – улучшение, цементация и закалка.

Наряду с цементацией возможно применение нитроцементации и азотирования, при которых образуется тонкий поверхностный упрочненный слой на зубьях колес передачи.

Чем выше твердость рабочей поверхности зуба, тем выше допускаемые контактные напряжения и тем меньше размеры передачи. Поэтому для редукторов, к размерам которых не предъявляют особых требований, следует применять дешевые марки сталей типа стали 45 или стали 40Х с ТО по вариантам I или II.

Стали I и II группы позволяют производить чистовое нарезание зубьев после термообработки, что позволяет получить высокую точность зубьев без применения дорогостоящих отделочных операций. Зубчатые колеса этой группы хорошо прирабатываются и не подвержены хрупкому разрушению при ударных нагрузках. Поэтому для редукторов, к размерам которых не предъявляют особых требований, редукторов индивидуального и мелкосерийного производства назначают стали I или II группы. Для лучшей приработки рекомендуется назначить материал шестерни и колеса с соотношением твердости [5, с. 131]:

НВ1 = НВ2 + (20…70) – при твердости зубьев ≤ 350 НВ

где НВ1 – среднее значение твердости зуба шестерни, НВ2 – среднее значение твердости зуба колеса.

При твердости зубьев НВ > 350 зубья плохо прирабатываются, поэтому обеспечивать разность поверхностной твердости зубьев шестерни и колеса не требуется [5, с.132]. Необходимое различие в твердости материалов зубчатых колес можно получить, комбинируя сочетания марок материалов и способов термообработки (табл. 3.1 и 3.2).

Таблица 3.1

Рекомендуемые сочетания материалов зубчатых колес [7, с. 92]

 

Шестерня Колесо Область применения
Марка стали Термообработка Марка стали Термообработка
Нормализация, улучшение, закалка, закалка ТВЧ, НВ ≤ 350 35Л Нормализация, улучшение, закалка, закалка ТВЧ для стального литья и нормализации НВ ≤ 350 Основное применение для большинства металлургических, подъемно-транспортных машин и машин непрерывного транспорта
  45Л
35Х 40Х45Х 40ГЛ
40ХН ЗХГС   35Х 40Х 40ГЛ
20Х 12ХНЗА 20ХН2М 40ХН2МА 16ХГТ   Цементация и закалка НВ > 350 40…63 НRС   20Х 12ХНЗА 18ХГТ Цементация и закалка НВ > 350 40 … 63 НRС   Особо ответственные быстроходные передачи станков и транспортных машин

Таблица 3.2

Механические свойства сталей [1, с. 33]

Марка Твердость по HRC или по НВ Предел прочности σВ, МПа Предел текучести σТ, МПа Термическая обработка
140 … 187 195 … 212 Н У
152 … 207 187 … 217 Н У
167 … 217 180 … 236 Н У
180 … 229 228 … 255 40 … 66HRC Н У ТВЧ
35Х 190 … 220 220 … 200 Н У
40Х 200 … 230 215 … 285 45 … 50 HRC 40 … 56 HRC Н У З ТВЧ
45Х 230 … 280 У
35ХМ 241 … 269 38 … 55 HRC У ТВЧ
40Х 220 … 250 241 … 295 48 … 54 HRC Н У З
ЗОХГС 215 … 250 235 … 280 Н У
20Х 52 … 62 HRC Ц
12ХНЗА 56 … 63 HRC Ц
18ХГТ 52 … 62 HRC Ц
35Л 142 НВ Н
45Л 157 НВ Н
55Л 171 НВ Н

Примечание. Н – нормализация, У – улучшение, З – закалка, Ц – цементация, ТВЧ – закалка токами высокой частоты.

 

Допускаемые контактные напряжения для стальных зубчатых колес согласно ГОСТ 21354-87:

(3.1)

Допускаемые напряжения изгиба для стальных зубчатых колес согласно ГОСТ 21354-87:

, (3.2)

где σH lim b , σF lim b – пределы выносливости материалов колес при базовом числе циклов, соответственно: контактной и изгибной выносливости;

[SH], [SF] - коэффициенты безопасности по контактным напряжениям и напряжениям изгиба;

KHL , K FL – коэффициенты долговечности по контактным напряжениям и напряжениям изгиба; их вычисляют по ф.ф. (3.3.) и (3.4.);

YA – коэффициент, учитывающий реверсивность работы передачи и твердость поверхностей зубьев; при отсутствии реверса YA = 1,0; при реверсивной нагрузке YA = 0,7…0,8 [5, с. 147].

При постоянном режиме работы передачи: KH L = KF L = YR = Y A = 1,0; при переменном режиме нагружения коэффициенты выбирают по [5, с. 146].

 

Таблица 3.3

Пределы базовой выносливости и коэффициенты безопасности [6, с. 34]

 

Термическая обработка Твердость зубьев Стали σH lim b [SH] σF lim b [SF]
Нормализация, улучшение   < 350 НВ 35,40,45, 50,40Х, 40ХН, 35ХМ 2НВ+70     1,1   1,8 НВ     1,75
Объемная закалка 40…56 HRC 40Х,40ХН 35ХМ 18 HRC+150 500…600
Закалка ТВЧ   > 56 HRC 12ХНЗА, 20ХН2М, 40ХН2МА, 18ХГТ 17HRC+200   1,2
Цементация и закалка   23HRC 710…750   1,55  

Примечание. Для проката [SF] = 1,9 … 2,0; для литья [SF] = 2,1 … 2,2

 

Коэффициенты долговечности рассчитывают по зависимости:

где N0 , NФАКТ –базовое и фактическое число циклов нагружения зубьев, соответственно. При расчете коэффициента KHL базовое число циклов нагружения N0 определяют по средней поверхностной твердости зубьев: N0 = 30 .HB 2,4< 12 .10 7.

Твердость в единицах HRC переводят в единицы HB [1, с.13]:

 

HRC….
HB……

 

При расчете коэффициента KFL базовое число циклов нагружения N0 принимают равным N0 = 4 .10 6[1, с.15].

Фактическое число циклов нагружения зубьев шестерни можно определить по зависимости:

,

где t – срок службы передачи; обычно принимают для зубчатой передачи

t = 8 лет, для червячной передачи t = 6 лет;

k год – коэффициент работы передачи в году;

k cут – коэффициент работы передачи в сутки.

Если фактическое число циклов нагружения зубьев равно или больше базового, то расчет коэффициентов долговечности не выполняют, а принимают их равными KFL = KHL = 1,0 .

Поскольку долговечность зубчатой передачи определяется контактной прочностью зубьев и прочность зубьев колеса ниже прочности зубьев шестерни, то проектный расчет выполняют по σНР 2. Проверочные расчеты изгибной прочности зубьев шестерни и колеса выполняют по σFР 1, σFР 2.

 


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Основные сведения к расчетам зубчатых передач | Определение расчетного крутящего момента

Дата добавления: 2014-10-10; просмотров: 980; Нарушение авторских прав




Мы поможем в написании ваших работ!
lektsiopedia.org - Лекциопедия - 2013 год. | Страница сгенерирована за: 0.004 сек.