- •Общие вопросы материаловедения
- •Материалы производственного назначения, используемые в изделиях
- •Качество материалов и его оценка
- •Физические, химические и эксплуатационные свойства материалов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Строение и свойства металлов
- •Дефекты в кристаллах
- •Кристаллизация
- •Строение металлического слитка
- •Аллотропия металлов
- •Металлические сплавы
- •Диаграммы состояния сплавов
- •Железо и сплавы на его основе
- •Система железо — цементит
- •Практическое применение диаграммы Fe – Fe3c
- •Углеродистые и легированные стали
- •Основы теории термической обработки
- •Четыре основные превращения в сталях
- •Закалка и отпуск
- •Отжиг и нормализация
- •Термическая обработка колес подвижного состава, рельсов, пружин, рессор, подшипников
- •Вопросы для самоконтроля
- •Термомеханическая обработка стали
- •Химико-термическая обработка и поверхностное упрочнение стали
- •Материал, термообработка, поверхностное упрочнениие, шлифовка и допускаемые напряжения тяговых зубчатых передач
- •Способы поверхностного упрочнения зубьев и шлифовка зубьев
- •Алюминий и сплавы на его основе
- •Антифрикционные (подшипниковые) сплавы на оловянной, свинцовой и цинковой основах
- •Медь и ее сплавы
- •Общая характеристика и классификация медных сплавов
- •Медно-никелевые сплавы
- •Порошковые металлические материалы
- •Защита металлов от коррозии
- •Металлические стекла
- •Титан и сплавы на его основе
- •Материалы из органических веществ
- •Рекомендуемая литература
-
Материал, термообработка, поверхностное упрочнениие, шлифовка и допускаемые напряжения тяговых зубчатых передач
Тяговые зубчатые передачи работают в особо тяжелых условиях. В процессе эксплуатации они подвергаются повторно знакопеременным динамическим и статическим нагрузкам. Эти нагрузки на поверхности зубьев создают смятие материала или, что то же, сдвиг материала в поверхностном слое и усталостные трещины у основания зубьев. Контактные напряжения вызывают усталостные напряжения на поверхности зубьев. Эти напряжения весьма чувствительны к изменениям межцентрового расстояния и взаимному смещению зубьев шестерни и колеса в продольном и поперечном направлениях. Особенно это явление имеет место в тяговых зубчатых передачах, у которых радиальный зазор между шейкой оси и вкладышем моторно-осевого подшипника в эксплуатации допускается до 3 мм, что вызывает изменение межцентрового расстояния. Продольный разбег тягового двигателя на оси колесной пары допускается в эксплуатации до 8 мм, что также вызывает осевое смещение зубьев шестерни и колес. Основными мероприятиями, повышающими эксплуатационную стойкость и долговечность тяговых зубчатых передач является надлежащий выбор марок сталей, режимов термической обработки и способов поверхностного упрочнения зубьев.
В настоящее время для тяговых зубчатых передач применяются стали марок 12ХНЗА, 13ХН2А, 12Х2Н4А, 30ХН3А, 35ХНТ, 40ХНТ, 45Х и 40Х по ГОСТ 4543-57, 50, 40 и 45 по ГОСТ 1050-57.
Заготовки венцов и шестерен изготовляются ковкой с прокаткой или горячей штамповкой. На некоторых видах электроподвижного состава применяют кованые зубчатые колеса.
Для повышения механических свойств заготовки венцов и шестерен перед нарезкой зубьев вначале подвергаются грубой механической обработке, затем термической закалке с высоким отпуском (улучшению). Показатели механических свойств некоторых марок сталей, термоулучшение, способы поверхностного упрочнения тяговых зубчатых передач приведены в табл. 9.1.
Таблица 9.10 Механическая характеристика, термоулучшение и способы поверхностного упрочнения некоторых сталей, применяемых для тяговых зубчатых передач
|
Марки стали |
Механические свойства до термической обработки (в числителе) и после термической обработки (в знаменателе) |
Термообработка |
Способы поверхностного упрочнения зубьев |
Твердость рабочей поверхности по Роквеллу HRC |
Твердость сердцевины по Бринеллю НВ |
Примечания |
|||||
|
Предел прочности σв, кг/мм2, не менее |
Предел текучести σт, кг/мм2, не менее |
Относительное удлинение δ, % не менее |
Относительное сужение Ψ, % не менее |
Ударная вязкость, кг·м/см2 не менее |
Твердость по Бринеллю, НВ не более |
||||||
|
12ХН3А |
85 85 |
100 60 |
12 11 |
55 50 |
10 9 |
217 205–201 |
Нормализация: медленный прогрев до 650 ºС и нагрев до 860–870 ºС. Высокий отпуск: нагрев в печи до 600–650 ºС. Охлаждение на воздухе. |
Цементация в твердом карбюраторе; нагрев в печи при t = 900–930 ºС. Охлаждение на воздухе в ящике. Цементация газовая. Нагрев до t = 900–920 ºС. Двойная закалка. Нагрев шестерни в ящике с чугунной стружкой. Нагрев до t = 850–870 ºС. Охлаждение в масле с t = 40–60 ºС. Отпуск при t = 160–180 ºС |
54 – 64 |
228 – 302 |
Ведущая шестерня моторного вагона электросекций Ср и Сд, электровозов ВЛ22, ВЛ19 |
|
30ХН3А |
--- 90 |
--- 70 |
--- 12 |
--- 45 |
--- 9 |
241 269–302 |
Термоулучшение: нагрев в печи с температуры 600–700 до 840–860 ºС. Охлаждение в масле, подогретом до 15 – 20 ºС. Отпуск: нагрев в печи до температуры 500 – 520 ºС, охлаждение в масле t=15 – 20 ºС.. |
Контурная закалка зубьев токами высокой частоты. Отпуск производится немедленно после окончания закалки в электропечи при t = 170 – 180 ºС. Охлаждение на воздухе. |
45 – 52 |
220 – 300 |
Венец зубчатого колеса моторного вагона электросекций Ср и Сд, |
|
45ХН |
90 90 |
105 70 |
10 12 |
45 25 |
7 3,5 |
207 255–311--- |
Контурная закалка токами высокой частоты. |
46 - 52 |
--- |
Ведомая шестерня тепловоза ТЭ3 |
|
|
12Х2Н4А |
100 90 |
120 60 |
10 11 |
50 50 |
9 9 |
205 207–241 |
Цементация с последующей закалкой по всему контуру. |
56 |
--- |
Ведущая шестерня тепловоза ТЭ3 |
|
|
30ХН3А |
90 75 |
110 55 |
10 55 |
50 16 |
8 10 |
241 229–262 |
Секторная закалка зубьев токами высокой частоты или кислородно-ацителеновым пламенем. |
48 – 55 |
--- |
Ведущая шестерня электровозов Н6О, Н8, ВЛ23 |
|
|
Ст.50 |
--- 90 |
38 45 |
15 32 |
40 12 |
7 4,5 |
--- 223–262 |
43 – 55 |
--- |
Венец ведомого зубчатого колеса электровоза Н6О, Н8, ВЛ23 |
||