4.2 Выбор материала червяка и колеса

Для червяков применяют те же марки сталей, что и для зубчатых колес (таблица 16 [Р. 10]).

Термообработку – улучшение с твердостью ≤ 350 НВ применяют для передач малой мощности (до 1 кВт) и сравнительно малой длительностью работы. Для передач большей мощности при длительной их работе, с целью повышения КПД, применяют закалку до ≥ 45 HRC, шлифование и полирование витков червяка.

Материалы для червячных колес условно сведем в следующие три группы (таблица 25 [Р. 10]).

Группа I. Оловянные бронзы, применяемые при скорости скольжения V_S ≥ 5 м/с.

Группа II. Безоловянные бронзы и латуни, применяемые при скорости скольжения V_S = 2…5 м/с.

Группа III. Мягкие серые чугуны, применяемые при скорости скольжения V_S < 2 м/с.

Так как выбор материала для колеса связан со скоростью скольжения, определяют предварительно ожидаемую скорость скольжения:

V_S ≈ 0,45 ∙10^-3n₁ .

Ожидаемая скорость скольжения, для данного задания

V_S ≈ 0,45 ∙10^-3∙ 750∙ 3,32 м/с.

С учетом указанных рекомендаций из таблиц 16, 25 [Р. 10] выбираем:

для червяка – сталь 40Х, термообработка улучшение и закалка ТВЧ, твердость поверхности зубьев 45…50 НRC (420…500 НВ), σ_Т = 750 Н/мм²;

для зубчатого венца колеса материал группы II – безоловянную бронзу марки БрА9ЖЗЛ, отливка в кокиль σ_Т = 195 Н/мм²; σ_В = 490 Н/мм².

4.3 Допускаемые контактные напряжения

Допускаемые контактные напряжения для материалов I группы определяются в следующей последовательности:

определяется общее число циклов перемены напряжений

N = 60n₂ ∙ t,

где t – ресурс работы редуктора, если по расчету N ≥ 25 ∙10⁷, то принимают N = 25 ∙10⁷;

коэффициент долговечности

К_HL = ;

коэффициент интенсивности изнашивания зубьев С_V =1,66V_S^-0,352 или принимают в зависимости от скорости скольжения из следующего ряда:

VS, м/с	5	6	7	≥ 8
СV	0,95	0,88	0,83	0,8

Допускаемое контактное напряжение при числе циклов перемены напряжений, равным 10⁷

[σ]_НО = (0,75…9) σ_В,

где коэффициент 0,75 для червяков принимают при НRС < 45,

(НВ ≥350); 0,9 при НRС ≥45 (НB>350), а σ_В принимают по таблице 26 [Р. 10].

С учетом указанной последовательности, допускаемые контактные напряжения определяются по итоговой формуле

[σ]_Н = К_HL∙C_V[σ]_НО.

Для материалов группы II (таблица 26[Р. 10]) : [σ]_НО = 250 Н/мм² для червяков при НВ ≤ 350;

[σ]_НО = 300 Н/мм² для червяков при (НВ ≥ 350).

Допускаемые контактные напряжения

[σ]_Н = [σ]_НО – 25 V_S = 300-25∙3,32= 217 Н/мм².

III группа. Допускаемые контактные напряжения

[σ]_Н = 175 – 35 V_S.

4.4 Допускаемые изгибные напряжения

Допускаемые изгибные напряжения определяются по следующей методике:

определяется коэффициент долговечности

К_FL = ,

где N – число циклов нагружения;

рассчитывается исходное допускаемое напряжение изгиба по формулам таблицы 26 [Р. 10]:

для материалов I и II групп:

[σ]_Fo = 0,25σ_Т + 0,08σ_В;

для материалов III группы:

[σ]_Fo = 0,12σ_В

определяется расчетное допускаемое напряжение изгиба

[σ]_F = K_FL∙[σ]_Fo.

Для рассматриваемого примера, для материалов, выбранных ранее в п. 4.2, и в соответствии с предложенной методикой, определяются:

N = 60∙n₂ t = 60∙25∙30000 = 4,5∙10⁷ = 45∙10⁶;

К_FL = ≈ 0,66;

[σ]_Fo = 0,25∙195 + 0,08∙490=87,95 Н/мм², где значения σ_Т = 195 Н/мм² и

σ_В = 490 Н/мм², определенные ранее в п. 4.2;

[σ]_F = 0,66∙87,95 = 58,05 H/мм².

Для дальнейших расчетов принимаем

[σ]_Н = 217 Н/мм² и [σ]_F = 58,05 Н/мм².