Определение допускаемых напряжений

Материалы и конструкция деталей червячной передачи

 

Выбор материала для изготовления червяка и червячного колеса определяется, в основном, скоростью скольжения зубьев и витков. Архимедовы и конволютные червяки для передач с N<3 кВт не шлифуют и изготавливают обычно из улучшаемых сталей (Ст35, Ст45, 35ХМ и др.) с твердостью НВ<350. Для передач с большей мощностью используют эвольвентные червяки в паре с бронзовым колесом. Червяк изготавливают из сталей 40ХН, 12ХН3А, 20ХН3А, 30ХГСА и др. с твердостью поверхности HR_C 45…50. Могут изготавливать из 18ХГТ, 20Х с цементацией поверхности до HR_C 56…63 или 40Х с закалкой до HR_C 50…55. После термообработки рабочие поверхности червяка шлифуют и полируют. В передачах малой мощности применяют колеса из неметаллических материалов. В открытых передачах при малых скоростях V<2 м/с колеса изготавливают из чугунов СЧ12-28; СЧ15-32 и др. Колеса закрытых передач при V£5 м/с изготавливают из безоловянистых бронз БрА9ЖЗЛ, БрА10Ж4Н4Л и др., литейных латуней ЛАЖМц 66-6-3-2 (Cu 66%; Al 6%; Fe 3%; Mu 2%; остальные 23% Zn), ЛМцС 58-2-2 и др. при V£12 м/с – из малооловянистых бронз БрО6Ц6С3, БрО5Ц5С6 и др. При V£25 м/с из высокооловянных бронз, содержащих также фосфор, свинец, сурьму и никель БрО10Ф1, БрОНФ и др.

В связи с тем, что для изготовления венцов червячных колес используют дефицитный цветной металл, лишь колеса малых диаметров (до 100мм) изготовляют цельными. Колеса большого диаметра – преимущественно бандажированные. Напрессованные венцы крепят дополнительно болтами, винтами или заклепками. Венцы стандартных колес отливают из бронзы заливкой на ступицу. Червяки бандажированными делают очень редко.

 

 

Допускаемые контактные напряженияопределяются по зависимости

.

Кривая усталости для бронз только начиная с числа циклов 25·10⁷ приближается к горизонтали (рис.10.2). Справочные данные по результатам испытаний даются для базового числа циклов N_H0=10⁷, так как чтобы достичь N_HE=25·10⁷ необходимо вал с частотой n=1000 об/мин вращать 160 суток. Поэтому может быть и меньше единицы.

Расчётное число циклов перемен нагружений определяется только для зубьев червячного колеса

N_HE=60nct_h ,

так как только у них наблюдается выкрашивание.

Допускаемые изгибные напряжения определяются аналогично по зависимости

.

Напряжения s_{F limb} даются для базового числа циклов N_F0=10⁶ (рис. 10.3),тогда

, причём

Расчётное число циклов перемен напряжений N_FE=60nct_h – определяют только для зубьев червячного колеса, т.к. только они имеют усталостные поломки.