Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине
Скачать 1.31 Mb.
|
Полученное значение общего передаточного числа разбивают по ступеням, с учетом допускаемых значение передаточных чисел как на гибкие передачи (ременные, цепные) так и на зубчатые. Для конкретного примера, схема привода в нашем случае имеет ременную передачу, редуктор и цепную передачу. Задавшись значением передаточного числа ременной передачи имеем: ир – передаточное число редуктора по заданию ирп – принимаем, согласно регламентируемых значений по ГОСТу. ицп = - передаточное число цепной передачи. -частота вращения ведущего шкива. - частота вала ведомого шкива или же ведущего вала редуктора. - частота вращения ведущего вала редуктора или же ведущей звездочки. - частота вращения вала ведомой звездочки. Перевод частоты вращения вала осуществляется по следующей формуле: . Вращающий момент на ведущем шкиве Нм Т1= , где РЭЛ.Р - необходимая расчетная мощность в ВТ. Вращающий момент на ведомом шкиве и ведущем валу редуктора НМ Т2= Т1uрп. Вращающий момент на ведомой звездочке Ньь Т4= Т3uцп. 4. МАТЕРИАЛЫ ЗУБЧАТЫХ И ЧЕРВЯЧНЫХ ПЕРЕДАЧ 4.1. Выбор материала для зубчатых передач Практикой эксплуатации и специальными исследованиями установлено, что нагрузка, допускаемая по контактной прочности зубьев, определяется в основном твердостью материала. Наибольшую твердость, а следовательно, и наименьшие габариты и массу передачи можно получить при изготовлении зубчатых колес из сталей, подвергнутых термообработке. Сталь является в настоящее время основным материалом для изготовления зубчатых колес и в особенности зубчатых колес высоконагруженных передач. Стали, рекомендуемые для зубчатых колес, виды их термообработки и механические характеристики приведены в табл.4.1. Зубчатые колеса редукторов в большинстве случаев изготавливают из конструкционной углеродистой или легированной стали, с содержанием углерода от 0,1 до 0,6%, а при сравнительно больших размерах диаметром >500 мм часто применяют стальное литье. Колеса из стального литья обычно работают в паре с кованой шестерней. Наиболее распространено углеродистое стальное литье марок 35Л, 40Д, 45Л, 50Л (при окружных скоростях до 8 м/с). Легированное стальное литье (марки 35ЛГ, 40ХЛ, 35ГСЛ, 40ХНЛ) применяют значительно реже. В зависимости от твердости (или термообработки) стальных зубьев колеса разделяют на две основные группы: с твердостью НВ < 350 - зубчатые колеса, нормализованные или улучшенные, с твердостью НВ > 350 -объемная закалка т.в., цементация, азотирование и др. Эти группы различают по технологии, нагрузочной способности и способности к приработке. Твердость материала НВ < 350 позволяет производить чистовое нарезание зубьев после термообработки, при этом можно получить высокую точность без применения дорогих отделочных операций (шлифовки, притирки и т.п.). Колеса этой группы хорошо прирабатываются и не подвержены хрупкому разрушению при динамических нагрузках. Для лучшей приработки зубьев твердость шестерни рекомендуют назначать больше твердости колеса не менее, чем на 20...30 единиц: НВ1>НВ2+(20...30). Технологические преимущества материала при НВ < 350 обеспечили ему широкое распространение в условиях индивидуального и мелкосерийного производства, в мало и средне нагруженных передачах. При НВ > 350 (вторая группа материалов), твердость измеряется обычно в единицах Роквелла - HRC (ориентировочно HRC=10HB). Специальные виды термообработки позволяют получить HRC до 50...60 (HB до 500...650). При этом допускаемые контактные напряжения увеличиваются до 2 раз по сравнению с нормализованными или улучшенными сталями, возрастает также износостойкость и стойкость против заедания. Применение высокотвердых материалов является большим резервом нагрузочной способности зубчатых передач. Однако с высокой твердостью связаны некоторые дополнительные трудности: 1. Высокотвердые материалы плохо прирабатываются. Поэтому они требуют повышенной точности изготовления, повышенной жесткости валов и опор. 2. Нарезание зубьев при высокой твердости затруднено. Поэтому термообработку выполняют после нарезания, что часто сопровождается значительным короблением зубьев. Для исправления формы зубьев требуются дополнительные операции: шлифовка, притирка, обработка и т.п. Эти трудности проще преодолеть в условиях крупносерийного производства, когда легко окупаются специальное оборудование, инструменты и приспособления. Поэтому, в изделиях крупносерийного массового производства применяют, как правило, колеса с высокотвердыми зубьями. Объемная закалка - наиболее простой способ получения высокой твердости зубьев. При этом зуб становится твердым по всему объему. Для объемной закалки используют углеродистые и легированные стали со средним содержанием углерода 0,35-0,5% (стали 45, 40X, 40XH и т.д.). Твердость на поверхности зуба 45·55 HPC. Недостатком объемной закалки является коробление зубьев и необходимость последующих операций. Цементация - (насыщение углеродом поверхностного слоя с последующей закалкой) является длительным и дорогим процессом. Однако она обеспечивает высокую твердость (58-63 HRC). При закалке после цементации, форма зуба искажается, а поэтому требует отделочной операции. Для цементации используют низкоуглеродистые стали, простые (15 и 20) и легированные (20X, 12XH3A и др.). Поверхностная закалка токами высокой частоты или пламенем ацетиленовой горелки, обеспечивает HRC 48-54 и применима для сравнительно крупных зубьев ( m > 5 мм ). Для поверхностной закалки используют стали 40Х, 40ХН, 45 и др. Азотирование (насыщение поверхностного слоя азотом) обеспечивает не меньшую твердость, чем цементация. Малая толщина твердого слоя (0,2-0,6 мм) делает зубья чувствительными к перегрузкам и не пригодным для работы в условиях абразивного изнашивания. Для азотируемых колес применяют молибденовую сталь 38ХМЮА или ее заменители - 38ХВФЮА и 38ХЮА. Таблица 4.1-Механические свойства, термообработка сталей, применяемых для изготовления зубчатых колес
В зависимости от способа получения различают литые, кованые, штампованные колеса и колеса, изготовляемые из круглого проката. Чугун применяют главным образом для изготовления крупногабаритных, тихоходных колес открытых зубчатых передач (см. табл.4.4. и 4.5.). Основным недостатком чугуна является пониженная прочность по напряжениям изгиба. Однако чугун хорошо противостоит усталостному выкрашиванию и заеданию в условиях плохой смазки. Он не дорог и обладает хорошими литейными свойствами, хорошо обрабатывается. Разработанные в настоящее время новые сорта модифицированного чугуна позволяют чугунному литью конкурировать со стальным литьем также и в закрытых передачах. Для изготовления зубчатых колес применяют серый чугун СЧ21-40, СЧ23-44 модифицированный чугун СЧ28-48, СЧ32-52, СЧ35-56, с также магниевый чугун с шаровидным графитом. Из пластмасс для изготовления зубчатых колес на ходят применение главным образом текстолит ( Е=6000- 8000 МПа) и лигнофоль ( Е=10000-12000 МПа), а также полиамиды типа капрона. Из пластмассы изготовляют обычно одно из зубчатых колес пары. Вследствие сравнительно низкой нагрузочной способности пластмассовых колес, их целесообразно применять в малонагруженных кинематических передачах. В силовых передачах пластмассовые колеса используют только в отдельных случаях. 4.2. Выбор материала для червячных передач В связи с высокими скоростями скольжения и неблагоприятными условиями смазки материалы червячной пары должны обладать антифрикционными свойствами, износостойкостью и пониженной склонностью к заеданию. Червяки современных передач изготовляют из углеродистых или легированных сталей (см. табл. 4.1.). Наибольшей нагрузочной способностью обладают пары, у которых витки червяка подвергают термообработке до высокой твердости (закалка, цементация и пр.) с последующим шлифованием или полированием. В большинстве случаев червяк нарезается непосредственно на валу. Червячные колеса изготовляют преимущественно из бронзы, реже из латуни или чугуна. Оловянистые бронзы типа ОФ10-1, ОФ6,5-0,15 и другие считаются лучшим материалом для червячных колес, однако они дороги и дефицитны. Их применение ограничивают наиболее ответственными передачами с большими скоростями скольжения ( Vс до 25 м/с). Чаще применяют заменители оловянистых бронз, это сурьмяноникелевые и свинцовистые бронзы ( например, ОЦС-6-6-3). Безоловянистые бронзы, например, алюминиево-железистые типа АЖ9-3, АЖН10-4-4Л и другие, обладают повышенными механическими характеристиками (НВ, sВ ), но имеют пониженные противозадиристые свойства. Их применяют в паре с твердыми червяками для передач, у которых Vс<10 м/с. Чугун серый или модифицированный допускают для применения при VС< 2 м/с. При VС>2 м/с, червячное колесо делают составным: колесный центр - из чугуна, а венец - из бронзы. Таблица 4.2-Рекомендуемые сочетания марок стали шестерни и колеса при твердости НВ<350
Таблица 4.3-Рекомендуемые сочетания марок стали шестерни и колес при твердости НВ>350
Таблица 4.4 -Механические свойства отливок из серого чугуна
. Таблица 4.5-Механические свойства высокопрочного чугуна (ГОСТ 7293-54)
|