2.2. Материалы зубчатых колец

Зубчатые колеса силовых редукторов обычно изготовля­ются из углеродистой или легированной стали. Меньшее из зубчатых колес пары, находящейся в зацеплении, обычно на­зывают шестерней, а большее — колесом. Термин «зубчатое колесо» относится как к шестерне, так и к колесу.

Контактная прочность, обуславливающая размеры пере­дачи, определяется главным образом твердостью поверхнос­ти зубьев. В зависимости от твердости рабочих поверхнос­тей зубьев стальные зубчатые колеса можно разделить на две группы:

1. — Колеса с твердостью до НВ350. Для получения такой твердости колеса подвергаются нормализации или улучше­нию (закалке с высоким отпуском).

2. — Колеса с твердостью выше НВ350 (при этом твердость обычно замеряется по шкале Роквелла — HRC). Для получе- ния такой твердости колеса подвергаются объемной или по- верхностной закалке, а также цементации, цианированию, азотированию. Таблица 2.2

При выборе материалов следует обеспечить для шестерни более высокие механические характеристики, чем для коле­са. Этого можно достигнуть подбором различных марок ста­ли или различной термообработкой.

Если твердость рабочих поверхностей зубьев хотя бы од­ного из зубчатых колес пары Н < НВ350, то зубчатые колеса считаются прирабатывающимися.

Для ускорения прирабатызаемости и выравнивания дол­говечности зубчатой пары с ведомым колесом, имеющим твер­дость до НВ350, среднюю твердость рабочей поверхности зубьев шестерни следует назначать выше твердости колеса. Обычно

НК_Р*^НВ2с_Р^ и™ HB_Up-HB_2cp> 25..30.

Для косозубых передач твердость НВ_ср рабочих поверхно­стей зубьев шестерни следует принимать максимально воз­можной.

Для неприрабатывающихся зубчатых передач с твердыми рабочими поверхностями зубьев обоих колес (свыше HRC45) твердость зубьев шестерни и колеса можно выбирать одина­ковой.

Следует помнить, что получение нужных механических свойств стали зависит не только от температурного режима тер­мообработки, но и от габаритов заготовки (см. табл. 2.2 и 2.3).

червяк, вал - шестерня

вал ■ шестерня

колесо

D-d„ + б мм

0=d_a. + б мм

2.3. Число циклов перемены напряжений

Суммарное время работы привода в часах подсчитывает-

ся по формуле

где L — срок службы в годах;

300 — число рабочих дней в году; С — число смен;

8 — продолжительность рабочей смены в часах,

Следовательно, суммарное число циклов перемены напряже­ний для любого зубчатого колеса определяется из выражения:

= 60*^,,

где п. — частота вращения /-го зубчатого колеса, об/мин.

Эквивалентное число циклов перемены напряжений: при расчете на контактную выносливость

при расчете на изгибную выносливость

FE,

где

^кне ^{и k}fe

коэффициенты приведения режима с переменной нагрузкой соответственно для расчета на контактную выносливость и на выносливость при изгибе (см. табл. 2.4). Для расчета при постоянной нагрузке К_НЕ = К^- 1.

Базовые числа циклов перемены напряжений N_H0, соответ

ствующие длительному пределу выносливости при расчете на контактную выносливость, определяются по графику на рис. 2.1.

10^е

too то яз юо во S3

so

ли а т

№

ю

*я$гзо25ог7огюзеэ*озя«оо43ошзя$*1Жб№ не

Рис. 2.1

При расчете на изгибную выносливость значения N_F0 = 4* 10⁶ принимают независимо от твердости материала зубчатых ко­лес.

Если полученное значение N_HE> N_HQ , то N_НЕ = N_H0 . Если Nfe > N_fV, то N_f£ = N_FO = 4-\0\