Материалы и допускаемые напряжения

Размеры и долговечность червячной передачи определяются механическими антифрикционными свойствами материала колеса, т. к. в передаче со стальным червяком колесо является менее прочным элементом пары.

В малоответственных передачах червяк делают из среднеуглеродистых сталей , и др., подвергнутых нормализации или улучшению, причем твердость активных поверхностей витков

Более высокая нагрузочная способность передачи получится, если червяк из стали , , и др. подвергнуть поверхностной или объемной закалке до твердости с последующим шлифованием.

Материалы, применяемые для изготовления зубчатых венцов червячных колес, в зависимости от их антифрикционных свойств в паре со стальным червяком можно разделить на три группы.

 группа – оловянные бронзы типа ,

применяют при скорости скольжения

 группа – безоловянные бронзы и латуни типа ,

применяют при скорости скольжения

.

 группа – серые чугуны ; применяются при скорости

скольжения и в ручных приводах.

При проектном расчете выбору материала червячного колеса предшествует определение скорости скольжения по приближенной зависимости

(23)

где размерность , а .

Допускаемые контактные напряжения. Для материалов 1 группы:

,

где – коэффициент, учитывающий скорость скольжения (табл.1) или по формуле .

Таблица 1

Коэффициент интенсивности изнашивания материала колеса

, м/с	1	2	3	4	5	6	7	8
	1,33	1,21	1,11	1,02	0,95	0,88	0,83	0,8

Допускаемое контактное напряжение при числе циклов перемены напряжений для материалов  группы:

(24)

Коэффициент – для червяков с твёрдыми ( ) шлифованными и полированными витками; – для червяков при твёрдости  .

Коэффициент долговечности:

, (25)

где – эквивалентное число циклов нагружения зубьев червячного колеса; – коэффициент эквивалентности.

Суммарное число циклов перемены напряжений:

, (26)

где - время работы передачи, ч.

При задании режима нагружения циклограммой моментов коэффициент эквивалентности вычисляют по формуле:

, (27)

где , , – вращающий момент на i-ой ступени нагружения, соответствующие ему частота вращения и продолжительность действия; , – наибольший момент из длительно действующих (номинальный) и соответствующая ему частота вращения.

Предельные допускаемые контактные напряжения для проверки червячных передач на прочность при действии кратковременных перегрузок

.

Материалы II группы обладают повышенными механическими характеристиками ( , ], но имеют пониженные противозадирные свойства.

Допускаемые контактные напряжения

, (29)

где [σ_H]₀=300 МПа для червяков с твёрдостью на поверхности витков ≥45HRC; [σ_H]₀=250 МПа для червяков при твёрдости ≤ 350 HB; [σ_Н]_max = 2σ_Т.

Для материалов III группы допускаемые контактные напряжения

, (30)

[σ_Н]_max = , - предел прочности чугуна при изгибе.