Выбор твердости, термической обработки и материалов червячной пары
Для червяка применяют те же марки сталей, что и для зубчатых колес (Табл. 1). С целью получения высоких качественных показателей передачи применяют закалку до твердости ≥45HRCэ, шлифование и полирование витков червяка. [1, стр. 30] Наиболее технологичными являются эвольвентные червяки (ZI), поэтому выбираем этот тип червяка.
Термообработку - улучшение с твердостью ≤350 HB применяют для передач малой мощности (до 1 кВт) и непродолжительной работы. [1, стр.30]
Для силовых перелач следует применять эвольвентные и нелинейчатые червяки.
Выбран эвольвентный тип.
Табл. 1 [1, табл. 2.1, стр. 11]
| Марка стали | Термообработка | Предельные размеры заготовки, мм | Твердость зубьев | σт, МПа | ||
| Dпр | Sпр | в сердцевине | на поверхности | |||
| Улучшение | 235-262 HB | 235-262 HB | ||||
| Улучшение | 269-302 HB | 269-302 HB | ||||
| 40Х | Улучшение | 235-262 HB | 235-262 HB | |||
| Улучшение | 269-302 HB | 269-302 HB | ||||
| Улучшение и закалка ТВЧ | 269-302 HB | 45-50 HRCэ | ||||
| 40ХН, 35ХМ | Улучшение | 235-262 HB | 235-262 HB | |||
| Улучшение | 269-302 HB | 269-302 HB | ||||
| Улучшение и закалка ТВЧ | 269-302 HB | 48-53 HRCэ | ||||
| 40ХНМА, 38Х2МЮА | Улучшение и азотирование | 269-302 HB | 50-56 HRCэ | |||
| 20Х, 20ХН2М, 18ХГТ, 12ХН3А, 25ХГМ | Улучшение, Цементация и закалка | 300-400 HB | 56-63 HRCэ |
Червяк.
Материал - Сталь 12ХН3А. Назначаем термическую обработку шестерни - улучшение, цементация и закалка.
Предельные размеры заготовки: Dпр = 200 мм, Sпр = 125 мм.
Твердость зубьев: в сердцевине до 400 HB, на поверхности до 64 HRCэ.
Предельное напряжение σT = 800 МПа.
Материалы зубчатых венцов червячных колес по мере убывания антизадирных и антифрикционных свойств и рекомендуемым для применения скоростям скольжения можно условно свести к трем группам (Табл. 2) [1, стр. 30]:
Группа I - оловянные бронзы; применяют при скорости скольжения Vск > 5 м/с.
Группа II - безоловянные бронзы и латуни; применяют при скорости скольжения Vск 2 - 5 м/с.
Группа III - мягкие серые чугуны; применяют при скорости скольжения Vск < 2 м/с и в ручных приводах.
Так как выбор материала для колеса связан со скоростью скольжения, то предварительно определяют ожидаемое ее значение, м/с [1, стр. 31]:
Vск = 0,45 ∙ 10-3 ∙ 140 ∙ 20.79 ∙ 8.86 = 11.6 м/с.
Для скорости скольжения 11.6 м/с необходимо применять материалы I группы (оловянные бронзы).
Табл. 2 [1, табл. 2.14, стр. 31]
| Группа | Материал | Способ отливки | σв, МПа | σт, МПа |
| I | БрО10Н1Ф1 Vск ≤ 25 м/с | ц | ||
| БрО10Ф1 Vск ≤ 12 м/с | к п | |||
| БрО5Ц5С5 Vск ≤ 8 м/с | к п | |||
| II | БрА10Ж4Н4 Vск ≤ 5 м/с | ц к | ||
| БрА10ЖЗМц1,5 Vск ≤ 5 м/с | к п | |||
| БрА9ЖЗЛ Vск ≤ 5 м/с | ц к п | |||
| ЛАЖМц66-6-3-2 Vск ≤ 4 м/с | ц к п | |||
| III | СЧ15, СЧ20 Vск ≤ 2 м/с | п п | σви = 320 МПа σви = 360 МПа |
Примечание. Способы отливки: ц - центробежный, к - в кокиль, п - в песок (при единичном производстве).
Для скорости скольжения 11.6 м/с выбираем материал БрО10Ф1 (в кокиль). σв = 245 МПа, σт = 195 МПа.