3.2 Материалы и допускаемые напряжения

Червяки изготовляются обычно из качественных углеродистых или легированных сталей с твердостью. Работоспособность червячной передачи существенно увеличивается, если при прочих равных условиях витки червяка подвергаются поверхностному упрочнению до более высокой твердости (закалка, цементация, азотирование и т.п.) с последующей их шлифовкой и полировкой.

Червячные колеса изготовляют в основном составными - с венцом из цветного сплава и стальной или чугунной ступицей. Значительно реже венцы выполняются из менее качественных материалов типа латуней, чугунов и т.п. Наилучшими антифрикционными и, следовательно, эксплуатационными свойствами обладают бронзы оловянные, однако они дороги и дефицитны. В связи с этим часто используются различные заменители в виде безоловянных бронз, латуней, антифрикционных чугунов и т.п., которые обладают более высокими прочностными свойствами, но являются менее стойкими против заедания и износа. Выбор материала зубьев колеса производится в зависимости от величины скорости скольжения в зацеплении , твердости и чистоты поверхности витков червяка.

Выработанные практикой соответствующие рекомендации приведены в табл. . Отклонения допускаются только в сторону улучшения материала колеса при данной скорости скольжения (для улучшения условий работы зацепления).

Таблица – Материалы зубьев червячных колес

Состояние поверхности витков червяка	Скорость скольжения , м/с
Шлифованные, полированные,	Бронзы оловянные	Бронзы безоловянные	Латуни	Чугуны	____
Окончательно обработаны резцом,	_____	Бронзы оловянные	Бронзы безоловянные	Латуни	Чугуны

Допускаемые напряжения контактные [σ]_H и изгибные [σ]_F (без учета влияния режима работы передачи) приведены в табл. . Для оловянных бронз они определены из условия контактной выносливости, для других материалов, обладающих пониженными антифрикционными свойствами - из условий отсутствия заедания и износостойкости зубьев колеса.

Допускаемые напряжения с учетом влияния режима работы передачи:

, ()

. ()

Для материалов, обладающих хорошими антифрикционными свойствами, (например, оловянные бронзы) коэффициент долговечности

()

Если зубья из указанных материалов работают в паре с поверхностно упрочненным до твердости , шлифованным и полированным червяком, базовое число циклов перемен напряжений, соответствующее длительному пределу выносливости, равно . Эквивалентное число циклов перемен напряжений

()

где – время действия и частота вращения колеса, которые соответствуют каждой ступени нагружения, включая ступень с максимальной нагрузкой (рис. );

– нагрузка на каждой ступени нагружения, включая наибольшую;

– нагрузка наибольшая из числа действующих за цикл, принимаемая в расчетах за номинальную.

Таблица – Допускаемые напряжения для расчёта червячных передач

Рисунок – Циклограмма действующих на передачу нагрузок

Расчетные значения должны соответствовать условию

()

Если они выходят за пределы указанных значений, то их целесообразно принимать предельными.

Для материалов, обладающих пониженными антифрикционными свойствами, (безоловянные бронзы, латуни, чугуны), а также во всех случаях при использовании червяков с твердостью , окончательно обработанных резцом, следует принимать .

Коэффициент долговечности

()

Базовое число циклов перемен напряжений:

• для бронз и латуней - ;

• для чугунов - .

Эквивалентное число циклов перемен напряжений (см.рис. )

()

Расчетные значения также должны соответствовать условию

()

Допускаемые напряжения изгиба при статической перегрузке передачи

()