Пособие с рисунками (1034673), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Такое важное технологическое преимущество сочетается с тем,что азотирование формирует слой более высокой твердости (900 - 1000 НV) в 1,5 - 4 раза болеевысокой, чем при цементации, износостойкости. Азотированному слою свойственна также повышенная (до 450°С) теплостойкость и высокий уровень (600 - 800 МПа) остаточных напряженийсжатия, способствующих увеличению предела выносливости гладких образцов на 25 - 30%.К недостаткам азотирования относятся большая длительность (24 - 90 ч) процесса, а такжехрупкость и небольшая (0,3 - 0,5 мм) толщина упрочненного слоя, ограничивающая его контактную выносливость. Предел контактной выносливости азотированных сталей не превышает 1050МПа, что приблизительно в 1,5 раза ниже, чем у цементируемых сталей.
Азотирование не применяют для деталей машин, работающих при контактных нагрузках, превышающих 800 МПа. До последнего времени азотированию отдавали предпочтение в тех случаях, когда эксплуатационнаянадежность деталей машин определяется поверхностной твердостью, износостойкостью или циклической прочностью.Для обеспечения одинаковой долговечности шестерен зубчатого зацепления необходимосоответствующим образом назначать твердости рабочих поверхностей зубьев шестерни и колеса.Если твердость рабочих поверхностей хотя бы одного из пары зубчатых колес меньше НВ350, то вцелях обеспечения одинаковой долговечности твердость рабочих поверхностей зубьев шестернивсегда следует назначать больше твердости зубьев колеса, прячем для прямозубых колес разностьтвердостей шестерни и колеса должна составлять не менее 20...50НВ.Для неприрабатываемых зубчатых пар с твердыми рабочими поверхностями зубьев у обоихзубчатых колес (более 45НRС) обеспечивать разность твердостей зубьев шестерни и колеса нетребуется.44При поверхностной термической обработке зубьев, например, цементации, механическиехарактеристики сердцевины зуба определятся предшествующей термической обработкой - улучшением.
Исключение составляют зубья, закаленные с помощью токов высокой частоты (ТВЧ). Если модуль зацепления меньше трех, то зубья обычно закаливаются насквозь, что приводит к значительному их короблению и, как следствие, к снижению ударной вязкости.В табл.3.2.1 приведены наиболее распространенные марки сталей, рекомендуемая термообработка и ориентировочная область применения. Основные механические характеристики наиболее распространенных сталей, применяемых для изготовления зубчатых колес, приводятся в табл.3.2.2.Для предварительной оценки экономической эффективности передач в табл.3.2.3 приводится ориентировочная относительная стоимость некоторых марок углеродистых и легированныхсталей (за единицу принята стоимость сталей марок 35, 45, 50).Таблица 3.2.1. Марки сталей, применяемых для изготовления зубчатых колес [6]Способ обработкиМарка сталейОбъемная за- 45, 40X, 40ХН,калка35XM, 40ХН4МА,38XC, и др.Цементация,объемная закалкаАзотирование15Х, 20X, 12XH3A,15ХФ, 12ХН2,12Х2Н4А, 20ХНЗА,20Х2Н4А, 20ХН,18Х2Н4ВА,25ХГM, 18ХГТ,З0ХГТ, 15ХГН2ТА,20ХГР, 20ХГНР,20ХГНТР, 20ХГСАи др38Х2МЮА,38Х2Ю, 40ХФА идр.Достигаемаятвердость(верхний предел)Основные особенностиПовышенная чувствительностьстали к концентрации напряжений.HRC 55-65 Повышенные остаточные напряжения и коробление.Склонность к образованию закалочных трещин.Наибольшая несущая способность зубьев.Качество обработки в большойстепени зависит от химическогосостава стали, ее прокаливаемости, от концентрации углерода вHRC 58-63поверхностном слое, твердостисердцевины, режимов термообработки, применяемого оборудования и оснастки.Теплостойкость 200°С.
Глубинаслоя от 0,1 до 2,0 мм.Наибольшие твердость поверхности и теплостойкость (400500°С).Незначительное коробление.Высокая поверхностная хрупHV 650-1150кость.Чувствительность к перегрузкам.Длительность процесса азотирования.Глубина слоя от 0,1 до 0,8 мм.Рекомендуемое применениеСлабо- и средненагруженные передачиТяжелонагруженныеответственные зубчатыеколесаСредненагруженные зубчатые колеса в случаеневозможности зубошлифования. Зубчатыеколеса, работающие привысоких температурах.45ЦианированиеНитроцементацияЗакалка ТВЧВысокая твердость, износостойкость.Нечувствительность к конценHRC 58—64 трации напряжений.Отсутствие окалины.Теплостойкость (250° С). Глубина слоя от 0,1 до 0,8 мм.Износостойкость.Твердость,20, 40Х, 25ХГТ,Небольшие коробления.25ХГМ, 12ХН3А,20ХН3А, 20ХГНР, HRC 57—63 Нечувствительность к внутреннему окислению.20ХГР, 20Х,Возможна хрупкость.18ХГТ, 20ХГТ и др.Глубина слоя от 0,2 до 0,8 мм.Небольшие деформации (зависятот способа закалки).40, 45, 50, 50Г, 40Х,Отсутствие окалины.40ХН, 38ХС,Повышенная чувствительность кHRC 50—60концентрации напряжений.40ХН2МА, 50ПП,У6 и др.Прочность зубьев определяетсяглубиной закалки и формой закаленного слоя.20Х, 35Х, 40Х,40ХН, 25ХГТ,25ХГМ, З0ХГТ,40ХН2МА, большинство цементируемых сталейСредненагруженные нешлифуемые зубчатыеколеса в условиях мелкосерийного производстваСредненагруженные нешлифуемые зубчатыеколеса.Слабо- и средненагруженные зубчатые колеса при изготовлении ихиз стали с пониженнойпрокаливаемостью.Таблица 3.2.2.
Основные механические характеристики сталей, применяемых для изготовлениязубчатых колес [6]Диаметрзаготовки,ммТолщиназаготовки,мм35ЛюбойЛюбая40Любой45Марка сталиМеханические свойства,МПаТермообработкаТвердостьповерхности,HRCσВσТсердцевины,НВНормализация540-580320150-180-ЛюбаяНормализация580-650340170-190-ЛюбойЛюбаяНормализация610-700360170-200-4560-9045-70Улучшение750-850450210-230-453030Объемная закалка1000750335-490-45ЛюбойЛюбаяПоверхностная закалка600340-50ЛюбойЛюбаяНормализация580-620320HRC 5355210-230-50ГЛюбойЛюбаяНормализация660-700400210-230-60ГЛюбойЛюбаяНормализация800-900440220-250-15Х--Цементация и закалка700-800--58-6320Х6060Цементация и закалка800650230-240-35Х--Нормализация700-950450-750215-285-40Х28090Улучшение800-900550230-260-40Х12060Улучшение900-1000800250-280-40Х3030Объемная закалка110-1350900-1050340-42035-4540ХЛюбойЛюбаяПоверхностная закалка1000850-52-5645Х-100Объемная закалка850650230-286-4645Х-100-300Объемная закалка750500163-269-45Х-300-500Объемная закалка700450--40ХС-80Объемная закалка900700225-40ХС-40Поверхностная закалка16001450-48-5440ХНЛюбойЛюбаяУлучшение750-850450-50-5440ХН15075Улучшение900-1000700207-255-40ХН7575Объемная закалка1000850241-45ХН-100Объемная закалка850600-48-5445ХН-60Объемная закалка1000800220-250-45ХН-40Поверхностная закалка16501500270-300-20ХР60-800-850600-650300-32058-6020ХГР--Цементация с двойнойзакалкойЦементация и закалка950-1000750-850310-33058-6220ХНР--1000-12001000330-350-35ХРА80-Цементация с двойнойзакалкойУлучшение1000-1100900-100038050-5240ХГР80-Улучшение1000-1050900-100038051-5312ХН3А90901000850260-40058-6312Х2Н4А--12001000280-40060-6520Х2Н4А--14001200300-40060-6512Х2Н4ВА--115085040056-6018ХГТ--115095040056-6238ХМЮА303010008503506038ХВФЮ303012ХН3-20ХН3Цементация с двойнойзакалкойЦементация с двойнойзакалкойЦементация с двойнойзакалкойЦементация с закалкой100085032062-Цементация с двойнойзакалкойАзотирование с предварительной закалкойДвухступенчатое азотирование с предварительной закалкойЦементация с закалкой800-900--58-63--Цементация с закалкой800-900--58-6318Х2Н4ВА6060Цементация с закалкой1400120036058-6325Х2ГНТА100100Цементация с закалкой110090032058-6325Х2ГНТА6060Цементация с закалкой1300110035058-6325Х2ГНТА4040Цементация с закалкой1500130036058-6312ХН3А6060Цементация с закалкой92070025056-6312ХН3А4040Цементация с закалкой100080030056-6338ХН3МА--Улучшение1000800293-331-38ХН3МФА--Улучшение900750277-321-47Таблица 3.2.3.
Ориентировочная относительная стоимость некоторых углеродистых и легированных сталей [6]Марка сталиМарка стали35, 45, 50Относительнаястоимость1,0Марка стали18ХГТОтносительнаястоимость1,3-1,540ХНОтносительнаястоимость1,4-1,515Х, 20Х, 40Х1,2-1,320ХФА2,2-2,440ХНМА2,0-2,415ХРА1,3-1,635ХЮА1,7-1,812Х2Н4А3,0-3,220ХГР1,3-1,538ХВФЮА2,4-2,612ХНВА4,4-5,035ХГС1,4-1,538ХМЮА3,1-3,33.3. Задание нагрузочного режимаПри проектировании трансмиссии применяются детерминированные и вероятностные методы оценки прочности и сроков службы ее элементов.
Расчеты на сопротивление усталости валов, зубчатых колес и подшипников рекомендуется проводить одним методом по единому нагрузочному режиму в трансмиссии. Эквивалентное число циклов действия нагрузки определяют различными методами: по спектральным плотностям крутящих моментов и скоростям их изменениядля валов, по числу нагружений отдельных зубьев и соответственно числу перекатываний шариков по одной точке наиболее нагруженной обоймы для зубчатых колес и подшипников.По расчетной нагрузке и эквивалентному числу циклов определяют или задают расчетноечисло часов работы элемента или пробег до выхода его из строя, а затем строят кривую распределения срока службы и оценивают его параметры.Для упрощенных расчетов можно воспользоваться расчетными данными, представленнымив таблицах 3.3.1 – 3.3.2.Таблица 3.3.1.
Распределение времени работы (%) колесных машин на отдельных передачах [9]Число передач вКППЧетыреПятьШестьСемьВосемьДевятьДесятьI111110,50,5II432,52211III2512643,521,5IV702412853,52,5ПередачаVVI6023,5 5512237,5135,5946,5VII50231510VIII4523,515IX4024X35Таблица 3.3.2. Распределение времени движения гусеничной машины спецназначения на отдельных передачах [10].ПередачиПередачи переднего ходазаднегоЧисло передач в КППходаIIIIIIIVVVIVII VIIIIIIПять0,05 0,10,20,40,20,05Восемь0,02 0,03 0,05 0,050,20,30,20,10,02 0,0348В процессе эксплуатации автомобиля двигатель внутреннего сгорания значительную частьвремени работает на частичных характеристиках (режимах с не максимальной подачей топлива).Это связано с различного рода ограничениями по скорости, например, при движении в городе, гдемаксимальная скорость ограничена из условия обеспечения безопасности участников движения,или при движении по бездорожью, где максимальную скорость ограничивают ощущения водителяи пассажиров.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
