6. Матеріал зубчастих коліс

Матеріал вибирають з урахуванням забезпечення необхідної зносостійкості поверхневих шарів зубців (викришування, абразивного зносу і заїдання) і міцності їх на згин і на злом.

Частіше всього колеса виготовляють із якісних конструкційних сталей марок 35, 40, 45, 50, 50Г і легованих сталей 40Х, 45ХН.

При середніх навантаженнях зубці нарізають після покращення або нормалізації заготовок (твердість ).

Для підвищення стійкості зубців проти заїдання рекомендується застосовувати різні матеріали для коліс і шестерні . Через те що шестерня робить більше обертів, то її зубці повинні бути твердішими (табл.. 6.1).

Таблиця 6.1 – Матеріали, рекомендовані для пари зубчастих коліс

Вид передачі	Колова швидкість V, м/с	Ступінь точності	Шершавість поверхні мкм	Матеріали, марка, сталі
				Шестерня	Колеса
Циліндрична прямозуба і косозуба	До 15	5-6	0,63-1,25	15Х 55 45	Сталь 50, 55 Сталь 45, 50 Бронза БРА Ж 9-4
Циліндрична прямозуба	До 6	7-8	0,63-2,5	55 45
Примітка. Зубці коліс із сталі 15, 20, 15Х, 20Х цементують з послідуючою закалкою або нормалізацією.

Допустимі напруження, які виникають у зубцях змінюються циклічно, тому поверхнева міцність (зносостійкість) зубців коліс визначається контактною витривалістю матеріала.

Значення допустимих контактних напружень , встановлених дослідним шляхом наведені в табл.. 6.2.

Міцність зубців на згин (злом) залежить від границі витривалості матеріала, закона зміни напружень (при пульсуючому циклі - , при симетричному -.

Значення допустимих напружень на згин при постійному напрямку навантажень на зубці і при змінномунаведені в табл.. 6.2.

Таблиця 6.2

ГОСТ	Матеріал	Вид термо­обробки	НВ кгс/мм2	Напруга, МПа
				Е
1050-60	Сталь 15 Сталь 35 Сталь 45 Сталь 50 Сталь 55	Нормалізація	- 140-187 167-217 180-221 185-241		370 530 600 630 650	225 315 350 370 380	110 160 180 190 195	70 100 115 120 125	- 390 460 495 510
4543-71	Сталь 15Х Сталь 20Х Сталь 40Х	Покращення	179-217 190-241 257-295		690 880 980	490 690 780	210 265 300	130 170 190	490 520 715

7 Розрахунок передачі

При конструюванні силових механізмів, коли розмірами коліс раніше не задаються, метою розрахунків являється визначення розмірів коліс за вибраними матеріалами і відповідними значеннями або

7.1 Сили, які діють на зубці коліс

Якщо не враховувати сили тертя, то діючі на зубці сили будуть спрямовані по загальній нормалідо профілю зубців коліс 1 і 2 в зоні їх контакту (Рис. 6.1). Нормальну силурозкладаємо на складові: колову (тангенційну)і радіальну. Величина цих сил залежить від прикладеного до веденого вала момента Т_{2 .} Залежність між цими силами знаходимо із рис. ?.1, тоді

,

де – діаметр ділильного кола зубчастого колеса 2 ,,- кут зачеплення.

За такими ж співвідношеннями знаходимо

,

де – діаметр ділильного кола зубчастого колеса,

кут зачеплення коліс, .

Після визначення модулів зубчатих зачеплень редуктора і діаметрів коліс будуємо на аркуші (1) схему зачеплення зубчатих коліс 1, 2 і 3, 4. Показуємо вектори сил, а модулі цих сил обчислюємо за формулами ( ).