6.1 Выбор материала и расчет допускаемых напряжений

Материалы червяка и колеса. Для червяка применяют те же марки ста­лей, что и для зубчатых колес (см. табл. 2.1). С целью получения высоких каче­ственных показателей передачи применяют закалку до твердости ≥ 45 HRC, шлифование и полирование витков червяка. Наиболее технологичными явля­ются эвольвентные червяки (ZI), а перспективными — нелинейчатые: образо­ванные конусом (ZK) или тором (ZT). Рабочие поверхности витков нелиней­чатых червяков шлифуют с высокой точностью конусным или тороидным кру­гом. Передачи с нелинейчатыми червяками характеризует повышенная нагру­зочная способность.

Термообработку улучшение с твердостью ≤ 350 НВ применяют для передач малой мощности (до 1 кВт) и непродолжительной работы. Область применения таких передач с архимедовыми червяками (ZA) сокращается.

Для силовых передач следует применять эвольвентные и нелинейчатые чер­вяки.

Материалы зубчатых венцов червячных колес по мере убывания антизадирных и антифрикционных свойств и рекомендуемым для применения скоростям скольжения можно условно свести к трем группам (табл. 2.14):

Группа I — оловянные бронзы; применяют при скорости скольжения > 5 м/с.

Группа II — безоловянные бронзы и латуни; применяют при скорости сколь­жения ≤ 2…5 м/с.

Группа III — мягкие серые чугуны; применяют при скорости скольжения ≤ 2 м/с и в ручных приводах.

Так как выбор материала для колеса связан со скоростью скольжения, то предварительно определяют ожидаемое ее значение, м/с:

(6.1)

Таблица 6.1

Группа	Материал	Способ отливки	= МПа	=, МПа
I	БрО10Н1Ф1 ≤ 25 м/с	ц	285	165
	БрО10Ф1 ≤ 12 м/с	к п	245 215	195 135
	Бр05Ц5С5 ≤ 8 м/с	к п	200 145	90 80
II	БрА10Ж4Н4 ≤ 5 м/с	ц к	700 650	460 430
	БрА10ЖЗМц1,5 ≤ 5 м/с	к п	550 450	360 300
	БрАЭЖЗЛ ≤ 5 м/с	ц к п	500 490 390	200 195 195
	ЛАЖМц66-6-3-2 ≤ 4 м/с	ц к п	500 450 400	330 295 260
III	СЧ15, СЧ20 ≤ 2 м/с	п п	=320МПа =360МПа

ПРИМЕЧАНИЕ: Способы отливки: ц — центробежный; к — в кокиль; п — в песок (при единичном производстве).

Допускаемые напряжения.

Допускаемые контактные напряжения для групп материалов:

I группа. Допускаемое напряжение (МПа) при числе циклов перемены напряжений, равном 10⁷:

Коэффициент 0,9 — для червяков с твердыми (H ≥ 45 HRC) шлифованными и полированными витками, 0,75 — для червяков при твердости ≤ 350 НВ; при­нимают по табл. 2.14.

Коэффициент долговечности , при условии ≤ 1,15. Здесь — эквивалентное число циклов нагружения зубьев червяч­ного колеса за весь срок службы передачи. Если > 25 ∙ 10⁷, то принимают = 25 ∙ 10⁷.

Суммарное число циклов перемены напряжений

(6.2)

где — время работы передачи, ч.

При задании режима нагружения циклограммой моментов ко­эффициент эквивалентности вычисляют по формуле

(6.3)

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

Значения коэффициента эквивалентности для типовых режимов нагру­жения (см. рис. 2.3) приведены в табл. 2.15.

Коэффициент учитывает интенсивность изнашивания материала колеса. Его принимают в зависимости от скорости скольжения:

, м/с..............................5 6 7 ≥8

........................................0,95 0,88 0,83 0,80

Обозначение режима по рис. 2.3	Коэффициенты эквивалентности
		KFB
0 I II III IV V	1,0 0,416 0,2 0,121 0,081 0,034	1,0 0,2 0,1 0,04 0,016 0,004

или по формуле

Допускаемые контактные напряжения при числе циклов перемены напряже­ний :

II группа. Допускаемые контактные напряжения

Здесь = 300 МПа для червяков с твердостью на поверхности витков ≥ 45 HRC; = 250 МПа для червяков при твердости ≤ 350 НВ.

III группа. Допускаемые контактные напряжения

Таблица 6.2

Допускаемые напряжения изгиба вычисляют для материала зубьев чер­вячного колеса:

Коэффициент долговечности

Здесь — эквивалентное число циклов нагружения зубьев чер­вячного колеса за весь срок службы передачи. Если < 10⁶, то принимают = 10⁶. Если > 25 ∙ 10⁷, то принимают = 25 ∙ 10⁷.

Суммарное число циклов перемены напряжений — по (6.2).

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

Значение коэффициентов K_FE эквивалентности для типовых режимов нагру­жения (см. рис. 2.3) приведены в табл. 2.15.

Исходное допускаемое напряжение изгиба для материалов:

групп I и II......................................

группы III........................................

где — предел прочности при изгибе, МПа (обычно в 1,5... 2,2 раза больше ).

Предельные допускаемые напряжения при проверке на максимальную статическую или единичную пиковую нагрузку для материалов:

группы I..........................................

группы II..........................................

группы III........................................