Главная страница
Навигация по странице:

  • 4. МАТЕРИАЛЫ ЗУБЧАТЫХ И ЧЕРВЯЧНЫХ ПЕРЕДАЧ 4.1. Выбор материала для зубчатых передач

  • 4.2. Выбор материала для червячных передач

  • Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине


    Скачать 1.31 Mb.
    НазваниеМетодические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине
    Дата20.09.2020
    Размер1.31 Mb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаmu_dm_kursovoe proektirovanie.doc
    ТипМетодические указания
    #138742
    страница2 из 6
    1   2   3   4   5   6



    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:

    ирпередаточное 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

    Марки стали

    Диаметр

    заготовки, мм

    Предел прочности,МПа

    Предел текучести, МПа

    Твердость НВ (сред.) кг/мм2

    Термооб-работка

    35

    до 100

    св. 100

    510

    490

    270

    260

    180

    160

    Нормализация

    45

    100-500

    570

    260

    190

    Нормализация

    45

    до 90

    90-120

    св.120

    780

    730

    690

    440

    390

    340

    230

    210

    200




    30ХГС

    до 140

    св. 140

    1020

    930

    840

    740

    260

    250


    Улучшение


    40 Х

    до 120

    120 - 160

    св.160

    930

    880

    830

    690

    590

    540

    270

    260

    245





    40ХН

    до 150

    150- 180

    св. 180

    930

    880

    835

    690

    590

    540

    280

    265

    250




    40 Л

    -

    520

    290

    160

    Нормализация

    45 Л

    -

    540

    310

    180




    35 ГЛ

    -

    590

    340

    190

    Улучшение

    35ХГСЛ

    -

    790

    590

    220







    Марка стали

    Твердость, НRC

    Термообработка

    30ХГС, 35ХМ, 40Х, 40ХН

    45-55

    Закалка

    12ХНЗА, 18Х2Н4, 20ХМ

    50-63

    Цементация и закалка

    20ХГМ, 25ХГТ, 30ХГТ, 35Х

    56-63

    Нитроцементация

    30Х2МЮА, 38Х2Ю, 40Х

    56-63

    Азотирование

    40Х, 40ХН, 35ХМ

    45-63

    Поверхностная закалка ТВЧ


    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

    Шестерня

    Колесо

    Шестерня

    Колесо

    Шестерня

    Колесо

    Шестерня

    Колесо


    45


    35Л


    50

    Ст. 5

    35

    45Л


    55

    Ст.6

    45

    55Л


    50Г

    Ст.6

    45

    55Л

    40Х

    50

    55

    40ГЛ


    30ХГС

    35Х

    40Х

    40ГЛ


    40ХН

    35Х

    40Х

    40ГЛ


    -


    -


    Таблица 4.3-Рекомендуемые сочетания марок стали шестерни и

    колес при твердости НВ>350

    Шестерня

    Колесо

    Шестерня

    Колесо

    45, 50

    35, 40

    40ХН

    35Х, 40Х

    55, 55Г

    40, 45, 50

    15Х,20Х

    15Х,20Х

    35Х, 40Х

    50, 55

    12ХНЗА

    12ХНЗА



    Таблица 4.4 -Механические свойства отливок из серого чугуна

    Марка

    Предел прочности ( не менее ) МПа

    Твердость НВ,

    чугуна

    при растяжении

    при изгибе

    в кг/мм2

    СЧ 12-28

    118

    275

    143-229

    СЧ 15-32

    147

    314

    163-229

    СЧ 18-36

    177

    353

    170-229

    СЧ 21-40

    206

    392

    170-241

    СЧ 24-44

    236

    432

    170-241

    СЧ 32-52

    314

    510

    187-255

    СЧ 35-56

    344

    550

    197-269

    СЧ 38-60

    373

    589

    207-269


    .

    Таблица 4.5-Механические свойства высокопрочного чугуна

    (ГОСТ 7293-54)


    Марка

    Предел

    прочности

    не менее, МПа

    Предел

    текучести

    не менее, МПа


    Твердость НВ, кг/мм2

    ВЧ 45-0

    442

    353

    187-255

    ВЧ 50-1,5

    490

    373

    187-255

    ВЧ 60-2

    589

    412

    197-269

    ВЧ 45-5

    442

    324

    170-207

    ВЧ 40-10

    392

    294

    156-197
    1   2   3   4   5   6


    написать администратору сайта