2. Выбор материалов зубчатых (червячных) передач Определение допускаемых напряжений

2.1. Червячная передача

Выбираем марку стали для червяка и определяем ее механические характеристики.

По табл. 3.1. [Ш-нт, стр. 49 ] при мощности Р = 5,5 кВт червяк изготовляется из стали 40 с твердостью  45 HRC_э, термообработка – улучшение и закалка ТВЧ;

По табл. 3.2. [Ш., стр. 50 ] для стали 40X – твердость 45…50 HRC_э; _в = 900 Н/мм²; _т = 750 Н/мм² = 750 МПа.

Определяем скорость скольжения:

_s = Т_{2 *} (4,3 _* _{2 *} U_зп) / 10³

₂ = ( _* n₂) / 100 = ( _* 23,75) / 100 = 0,74

_s = (4,3 _* 0,74 _* 60) / 10³ _* ³200,5 = 5,24 м/с

В соответствии со скоростью скольжения по табл. 3.5. [Ш. стр. 54] из группы II выбираем:

БрОНФ 10-1-1, полученную центробежным литьем с _в = 285 МПа; _т = 165 МПа.

Для Ме венца червячного колеса (ЧК) по табл. 36 [Ш., стр. 55] определяем допускаемые контактные []_н и изгибные []_F напряжения:

а) при твердости червяка  45HRC_э:

[]_н = 300 – 25 _* _s = 300 – 25 _* 5,24 = 169 МПа

б) коэффициент долговечности K_FL = ^a10⁶ / N,

где наработка N = 573 _* _{2 *} t = 573 _* 2,8 _* 6570 = 1,5 _* 10⁷ циклов

Тогда K_FL = ⁹10⁶ / 1,5 _* 10⁷ = 0,74

[]_F = 0,16 _* _{в *} K_FL = 0,16 _* 700 _* 0,74 = 82,88 МПа

Деталь	Материал	Терм. обр.	HRCэ	в
Червяк	Сталь 40Х	У+ТВЧ	45…50	285
Ч.К.	БрОНФ 10-1-1	-	-	165

	т	[]H	[]F
Червяк	750	-	-
Ч.К.	165	209,75	82,88

2.2. Зубчатая закрытая передача

1. Выбор металла.

а) По табл. 3.1. [Ш., стр. 49 ] определяем марку стали:

для шестерни – 40X, твердость  45 HRC_э

для колеса – 40X, твердость  350 HВ

б) По табл. 3.2. определяем механические характеристики стали 40X: твердость 45…50 HRC_э, т.о – улучшение и закалка.

для шестерни, колеса твердость 269…302 НВ, т.о. – улучшение, с D_пред = 289 мм, S_пред = 88 мм.

в) определяем среднюю твердость зубьев шестерни и колеса

НВ₂ = (269 + 302) / 2 = 285,5

HRC_э = (45 + 50) / 2 = 47,4

По графику находим НВ_1ср = 457

2. Определяем допускаемые контактные напряжения для зубьев шестерни []_н1 и колеса []_н2.

а) Коэффициент долговечности K_HL

Наработка за весь срок службы для колеса: N₂ = 573 _* _{3 *} t_

₃ = ( _* n₃) / 100 = ( _* 23,75) / 100 = 0,74

N₂ = 573 _* 0,74 _* 6570 = 2,8 _* 10⁶ циклов для шестерни

N₁ = 573 _* _{2 *} t₅ = 2,8 _* 10⁶ циклов для колеса

б) По табл. 3.1. определяем []_но :!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

для колеса []_но2 = 1,8 _* НВ_ср + 67 = 1,8 _* 285,5 + 67 = 580,5 МПа

для шестерни []_но1 = 14 _* НRCэ_1ср + 170 = 14 _* 47,5 + 170 = 835 МПа

в) Определяем допускаемое контактное напряжение:

для колеса []_н2 = K_HL2 – []_но2 = 580,5 МПа

для шестерни []_н1 =835 МПа

Т. к. НВ_1ср – НВ_2ср = 457 – 285,5 = 171,5 > 70

и НВ = 285,5 < 350 НВ, то передача рассчитывается по среднему допускаемому контактному напряжению:

[]_н = 0,45 _* ([]_н1 + []_н2) = 637,9 МПа

При этом условие []_н = 637,9 < 1,23 []_н2 = 714,5 МПа соблюдается.

3. Определяем допускаемые напряжения изгиба зубьев шестерни []_F1 и колеса []_F2.

а) Коэффициент долговечности: N₁ = 2,8 _* 10⁶ циклов

N₂ = 2,8 _* 10⁶ циклов

Число циклов напряжений, соответствует пределу выносливости:

N_F0 = 2,8 _* 10⁶ циклов для обоих колес

Т. к. N₁ > N_F01 и N₂ > N_F02, то K_FL1 = K_FL2 = 1

б) По табл. 3.1. [Ш. стр. 49] определяем допускаемые напряжения изгиба:

для шестерни []_F1 = K_{FL1 *} []_F01 = 1 _* 442 = 442 МПа в предположении, что m < 4,5 мм

для колеса []_F2 = K_{FL2 *} []_F02 = 1 _* 1,03 _* 295,5 = 294 МПа

[]_F1 = 442 МПа

		Dпред/Sпред	Т.О.	HRCэ1ср НВ2ср	[]Н	[]F
Ш.	40Х	125	У	47,5	835	232,5
К.	40Х	80	У+ТВЧ	285,5	580,5	220,5