2.2.3 Выбор материала червяка

Для червяка применяют те же марки сталей, что и для зубчатых колес (табл. 2). С целью получения высоких качественных показателей передачи применяют закалку до твердости  HRC, шлифование и полирование витков червяка. Для особо ответственных передач применяются цементированные червяки, которые обеспечивают наилучшую стойкость передачи. Азотированные червяки требуют только полирования (без шлифования).

Термообработку – улучшение с твердостью  НВ применяют для передач малой мощности (до 1 кВт) и непродолжительной работы (в основном с архимедовыми червяками).

Таблица 2

Материалы червяков и термообработка

Марка стали	Вид термической обработки	Диаметр заготовки D, мм	HB (сердцевина)	HRC (поверх-ность)	, МПа	, МПа
45	Улучшение	125	235-262	–	780	540
	Улучшение	80	269-302	–	890	650
40Х	Улучшение	200	235-262	–	790	640
	Улучшение	125	269-302	–	900	750
	Улучше­ние + закалка ТВЧ	125	269-302	45-50	900	750
35ХМ	Улучшение	315	235-262	–	800	670
	Улучшение	200	269-302	–	920	790
	Улучше­ние + закалка ТВЧ	200	269-302	48-53	920	790
40ХН	Улучшение	315	235-262	–	800	630
	Улучшение	200	269-302	–	920	750
	Улучше­ние + закалка ТВЧ	200	269-302	48-53	920	750
45ХЦ	Улучшение	315	235-262	–	830	660
	Улучшение	200	269-302	–	950	780
	Улучше­ние + закалка ТВЧ	200	269-302	50-56	950	780
20ХНМ, 18ХГТ, 12ХН3А, 25ХГНМ	Улучшение + цементация + закалка ТВЧ	200	300-400	56-63	1000	800
40ХНМА, 38Х2МЮА	Улучшение + азотирование	125	269-302	50-56	980	780

2.3 Допускаемые напряжения

2.3.1 Допускаемые контактные напряжения для групп материалов:

I группа. Допускаемые контактные напряжения:

.

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

.

Коэффициент 0,9 – для червяков с твердыми (45HRC) шлифованными и полированными витками, 0,75 – для червяков при твердости 350HB; принимают по табл. 1.

Коэффициент долговечности:

,

при условии . Здесь– эквивалентное число циклов нагружения зубьев червячного колеса за весь срок службы передачи. Если, то принимают.

Суммарное число циклов перемены напряжений:

,(1)

где – время работы передачи, ч.

Значения коэффициента эквивалентности для типовых режимов нагружения (рис. 4а) приведены в табл. 3.

Таблица 3

Обозначение режима по рис. 4а		Коэффициенты эквивалентности
0	Постоянный	1,0	1,0
I	Тяжелый	0,416	0,2
II	Средний равновероятностный	0,2	0,1
III	Средний нормальный	0,121	0,04
IV	Легкий	0,081	0,016
V	Особо легкий	0,034	0,004

При задании режима нагружения циклограммой моментов (рис. 4б) коэффициент эквивалентности вычисляют по формуле:

,

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

а	б
Рис. 4. Типовые режимы нагружения (а) и циклограмма моментов (б)

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

, м/с	1	2	3	4	5	6	7
	1,33	1,21	1,11	1,02	0,95	0,88	0,83	0,80

или по формуле .

II группа. Допускаемые контактные напряжения:

.

Здесь = 300 МПа для червяков с твердостью на поверхности витковHRC; = 250 МПа для червяков при твердости350HB.

III группа. Допускаемые контактные напряжения:

.

Примечание: Для всех червячных передач (независимо от материала венца колеса) при расположении червяка вне масляной ванны значения нужно уменьшить на 15%.

2.3.2 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, то принимают. Если, то принимают.

Суммарное число циклов перемены напряжений – по формуле (1).

Значение коэффициентов эквивалентности для типовых режимов нагру­жения (рис. 4а) приведены в табл. 3.

При задании режима нагружения циклограммой моментов (рис. 4б) коэффициент эквивалентности вычисляют по формуле:

.

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).

Примечание: Если передача работает в реверсивном режиме, то полученное значение нужно уменьшить на 25%.

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

группы I ;;

группы II ;;

группы III ;.