Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
11033_КУРС_Теоретическая и прикладная механика_МП.docx
Скачиваний:
81
Добавлен:
25.03.2016
Размер:
1.19 Mб
Скачать

4. Расчет передачи редуктора

    1. 4.1. Расчет цилиндрической зубчатой передачи

      в

      с

а

Рис.6. Цилиндрическая передача а) – прямозубая,в) - косозубая,с) - шевронная

4.1.1. Выбор материалов, термообработки и допускаемых напряжений

При выборе материалов зубчатых колес следует учитывать назначение передачи, условия эксплуатации и требования к габаритным размерам, возможную технологию изготовления колес. Зубчатые колеса редукторов в большинстве случаев изготавливаются из сталей, подвергнутых термическому упрочнению. В зависимости от твердости материала стальные зубчатые колеса разделяются на две группы: с твердостью НВ ≤ 350 (ТО: нормализация или улучшение) и с твердостью НВ > 350 (ТО: закалка ТВЧ, цементация, азотирование и др.). Для редукторов, к размерам которых не предъявляют особых требований, редукторов индивидуального и мелкосерийного производства, назначают стали первой группы. Для лучшей приработки рекомендуется назначать материал шестерни и колеса с соотношением твердости: (Шестерней условно называют колесо меньших размеров, участвующее в зацеплении).

НВ1 = НВ2 + (20…70) – при твердости зубьев НВ ≤ 350 и

НВ1 = НВ2 + (25…30) – при твердости зубьев НВ > 350,

где НВ1 – твердость шестерни;

НВ2 – твердость колеса.

Необходимую разность в твердости материалов колес можно получить, применяя как различные, так и одинаковые марки стали для шестерни и колеса, но с различной термообработкой.

Таблица 7

Рекомендуемые сочетания материалов зубчатых колес [ 1, с.16]

Шестерня

Колесо

Область применения

Марка стали

термообработка

Марка стали

термообработка

40

45

Нормализация, улучшение, закалка,

закалка ТВЧ,

НВ ≤ 350

35

35Л

Нормализация, улучшение, закалка, закалка ТВЧ, для стального литья и нормализации НВ ≤ 350

Основное применение для большинства металлургических, подъемно-транспортных машин и машин непрерывного транспорта

50

35

45Л

35Х

40Х

45Х

50

40ГЛ

40ХН

30ХГС

35Х

40Х

40ГЛ

20Х

12ХН3А

20ХН2М

40ХН2МА

16ХГТ

Цементация и закалка

НВ > 350

40…63 НRС

20Х

12ХН3А

18ХГТ

Цементация и закалка

НВ > 350

40…63 НRС

Особо ответственные быстроходные передачи станков и транспортных машин

Таблица 8

Механические свойства сталей [1, с.17]

Марка

Твердость по HRC

или по НВ

Предел

прочности σВ, МПа

Предел

текучести σТ,

МПа

Термическая

обработка

35

140 … 187

195 … 212

470

685

235

345

Н

У

40

152 … 207

187 … 217

490

580

245

340

Н

У

45

167 … 217

180 … 236

570

735

285

390

Н

У

50

180 … 229

228 … 255

40 … 66HRC

590

735

300

520

Н

У

ТВЧ

35Х

190 … 220

220 … 200

685

735

440

490

Н

У

40Х

200 … 230

215 … 285

45 … 50 HRC

40 … 56 HRC

685

795

980

440

490

785

Н

У

З

ТВЧ

окончание таблицы 8

45Х

230 … 280

835

640

У

35ХМ

241 … 269

38 … 55 HRC

880

785

У

ТВЧ

40Х

220 … 250

241 … 295

48 … 54 HRC

735

785

980

550

570

785

Н

У

З

ЗОХГС

215 … 250

235 … 280

785

880

635

610

Н

У

20Х

52 … 62 HRC

640

390

Ц

12ХНЗА

56 … 63 HRC

920

700

Ц

Примечание: Н – нормализация, У – улучшение, З – закалка, Ц – цементация, ТВЧ – закалка токами высокой частоты.

Допускаемые контактные напряжения для стальных зубчатых колес

(4.1)

Допускаемые напряжения изгиба

(4.2)

где – базовые пределы контактной и изгибной выносливости

поверхности зубьев; – коэффициенты безопасности.

Таблица 9

Пределы базовой выносливости и коэффициенты безопасности [3, с. 34]

Термическая обработка

Твердость зубьев

Стали

σH lim b

[SH]

σF lim b

[SF]

Нормализация, улучшение

< 350 НВ

35,40,45, 50,40Х, 40ХН, 35ХМ

2НВ+70

1,1

1,8 НВ

1,75

Объемная

закалка

40…56 HRC

40Х,40ХН 35ХМ

18 HRC+150

500…600

Закалка ТВЧ

> 56 HRC

12ХНЗА,

20ХН2М,

40ХН2МА,

18ХГТ

17HRC+200

1,2

500

Цементация и закалка

23HRC

710…750

1,55

Примечание: Для проката , для литья.

При постоянном режиме работы передачи: KH L = KF L = ZR = Z V = 1,0;

KFc – коэффициент, учитывающий реверсивность работы передачи и твердость поверхностей зубьев; при отсутствии реверса KFc = 1,0; при реверсивной нагрузке KFc = 0,7…0,8 [7, с. 17-18].

Поскольку долговечность зубчатой передачи определяется контактной прочностью зубьев, а прочность зубьев колеса ниже прочности зубьев шестерни, то проектный расчет выполняют по σН2. Проверочные расчеты изгибной прочности зубьев шестерни и колеса выполняют по σF1, σF2.

По формулам (4.1) и (4.2) необходимо определить допускаемые напряжения для шестерни и для колеса -.