Иванов М.Н. - Детали машин (1065703), страница 32
Текст из файла (страница 32)
рис. 8.40). Специальные виды термообработки позволяют получить твердость Н =(50...б0) НКС. При этом (см. табл. 8.9) допускаемые контактные напряжения увеличиваются до двух раз, а нагрузочная способность передачи †четырех раз 1см, формулу (8.11)1 по сравнению с нормализованными или улучшенными сталями. Возрастают также износостойкость и стойкость против заедания. Применение высокотвердых материалов является большим резервом повышения нагрузочной способностпи зубчатых передач. Однако с высокой твердостью связаны некоторые дополнительные трудности: 1, Высокотвердые материалы плохо прирабатываются, поэтому они требуют повышенной точности изготовления, повышенной жесткости валов и опор, желательно фланкирование зубьев прямозубых колес, 2.
Нарезание зубьев при высокой твердости затруднено, поэтому термообработку выполняют после нарезания. Некоторые виды термообработки (объемная закалка, цементация) сопровождаются значительным короблением зубьев. Для исправления формы зубьев требуются дополнительные операции: шлифовка, притирка, обкатка и т. п.
Эти трудности проще преодолеть в условиях крупносерийного и массового производства, когда окупаются затраты на специальное оборудование, инструменты и приспособления. В изделиях крупносерийного и массового производства применяют, как правило, колеса с высокотвердыми зубьями. Объемная закалка — наиболее простой способ получения высокой твердости зубьев.
При этом зуб становится твердым по всему объему. Для объемной закалки используют углеродистые и легированные стали со средним содержанием углерода 0,35...0,5% (стали 45, 40Х, 40ХН и т. д.). Твердость на поверхности зуба 45...55 НКС. Недостатки объемной закалки: коробление зубьев и необходимость последующих отделочных операций, понижение изгибной прочности при ударных нагрузках (материал приобретает хрупкость); ограничение размеров заготовок, которые могут воспринимать объемную закалку (см. значения з в табл. 8.8). Последнее связано с тем, что для получения Ьйр:ПКигзаиК-бт.пагод.ги зозбгп®и1.Ьу ~сд:464840172 необходимой твердости при закалке скорость охлаждения не должна быть ниже критической. С увеличением размеров сечений детали скорость охлаждения падает, и если ее значение будет меньше критической, то получается так называемая мягкая закалка.
Мягкая закалка дает пониженную твердость. Объемную закалку во многих случаях заменяют поверхностными термическими и химико-термическими видами обработки, которые обеспечивают высокую поверхностную твердость (высокую контактную прочность) при сохранении вязкой сердцевины зуба (высокой изгибной прочности при ударных нагрузках). Поверхностная закалка токами высокой частоты или пламенем ацетиленовой горелки обеспечивает Н=(48...54) НКС и применима для сравнительно крупных зубьев (т > 5 мм).
При малых модулях опасно прокаливание зуба насквозь, что делает зуб хрупким и сопровождается его короблением. При относительно тонком поверхностном закаливании зуб искажается мало. И все же без дополнительных отделочных операций трудно обеспечить степень точности выше 8-й. Закалка ТВЧ требует специального оборудования и строгого соблюдения режимов обработки. Стоимость обработки ТВЧ значительно возрастает с увеличением размеров колес. Для поверхностной закалки используют стали 40Х, 40ХН, 45 и др. Цементация (насыщение углеродом поверхностного слоя с последующей закалкой) — длительный и дорогой процесс.
Однако она обеспечивает очень высокую твердость (58...63НКС). При закалке после цементации форма зуба искажается, а поэтому требуются отделочные операции. Для цементации применяют низкоуглеродистые стали простые (сталь 15 и 20) и легированные (20Х, 12ХНЗА и др.). Легированные стали обеспечивают повышенную прочность сердцевины и этим предохраняют продавливание хрупкого поверхностного слоя при перегрузках.
Глубина цементации около 0„1„.0,15 от толщины зуба, но не более 1,5...2 мм. При цементации хорошо сочетаются весьма высокие контактная и изгибная прочности. Ее применяют в изделиях, где масса и габариты имеют решающее значение (транспорт, авиация и т. п.). Нитроцементация — насыщение углеродом в газовой среде. При этом по сравнению с цементацией сокращаются длительность и стоимость процесса, упрочняется тонкий поверхностный слой (0,3...0,8 мм) до 60...63 НКС, коробление уменьшается, что позволяет избавиться от последующего шлифования. Нитроцементация удобна в массовом производстве и получила широкое применение в редукторах общего назначения, в автомобилестроении и других отраслях — материалы 25ХГМ, 25ХГТ и др.
Азотирование (насыщение поверхностного слоя азотом) обеспечивает не меньшую твердость, чем при цементации. 165 Ьйр:ПКигзаиК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 Малая толщина твердого слоя (около 0,1...0,6 мм) делает зубья чувствительными к перегрузкам и непригодными для работы в условиях повышенного абразивного износа (например, плохая защита от загрязнения). Степень короблеция при азотировании мала. Поэтому этот вид термообработки особенно целесообразно применять в тех случаях, когда трудно выполнить шлифование зубьев (например, колеса с внутренними зубьями). Для азотируемых колес применяют молибденовую сталь 38ХМЮА или ее заменители 38ХВФЮА и 38ХЮА. Заготовку зубчатого колеса, предназначенного для азотирования, подвергают улучшению в целях повышения прочности сердцевины.
При отсутствии абразивного износа целесообразно применять так называемое мягкое азотирование на глубину 10...15 мкм. Оно значительно проще, обеспечивает минимальное коробление и позволяет получать зубья 7-й степени точносги без отделочных операций. Для мягкого азотирования применяют улучшенные хромистые стали типа 40Х, 40ХФА, 40Х2НМА. Как было отмечено, высокая твердость зубьев значительно повышает их контактную прочность.
В этих условиях решающей может оказаться не контактная, а изгибная прочность. Для повышения изгибной прочности высокотвердых зубьев рекомендуют проводить упрочнение галтелей путем дробеструйного наклепа„ накатки и т. п. В зависимости от способа получения заготовки различают литые, кованые, штампованные колеса и колеса, изготовляемые из круглого проката. Стальное литье обладает пониженной прочностью и используется обычно для колес крупных размеров, работающих в паре с кованой шестерней. Чугун применяют главным образом для изготовления крупногабаритных, тихоходных колес и колес открытых зубчатых передач. Основной недостаток чугуна — пониженная прочность по напряжению изгиба. Однако чугун хорошо противостоит усталостному выкрашиванию и заеданию в условиях скудной смазки. Он не дорог и обладает хорошими литейными свойствами, хорошо обрабатывается.
Разработанные новые сорта модифицированного чугуна позволяют чугунному литью конкурировать со стальным литьем также и в закрытых передачах. Для изготовления зубчатых колес применяют серый и модифицированный чугун, а также магниевый чугун с шаровидным графитом (см. ГОСТ 1412 — 85).
Из пластмасс для изготовления зубчатых колес находят применение главным образом текстолит (Е=6000...8000 МПа) и лигнофоль (Е=10000...12000 МПа), а также полиамиды типа капрона. Из пластмассы изготовляют обычно одно из зубчатых колес пары. Из-за сравнительно низкой нагрузочной способности пластмассовых колес их целесообразно применять в малонагруженных и кинематических передачах. В силовых пере- 166 Ьйр:ИшгзаиК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу 1сд:464840172 дачах пластмассовые колеса используют только в отдельных случаях, например при необходимости обеспечить бесшумную работу высокоскоростной передачи, не прибегая к высокой точности изготовления, и вместе с тем при условии, что габариты этой передачи допускают повышенные размеры колес, Пластмассовые колеса целесообразно применять и в тех случаях, когда трудно обеспечить точное расположение валов (нет общего жесткого корпуса).
Эти колеса менее чувствительны к неточностям сборки и изготовления благодаря малой жесткости материала. ~ 8.13. Допускаемые напряженна Допускаемые контактные напряжения при расчете на усталость. Расчет на усталость при циклических контактных напряжениях, так же как и при циклических нормальных или касательных напряжениях, базируется на кривых усталости. На рис. 8.39 кривая усталости построена в полулогарифмических б координатах: ст„— максимальное напряжение цикла; Ж вЂ чис циклов; ~тик †пред выносливости; Фно †базов число циклов (абсцисса точки перелома кривой Рис. 8.39 усталости); У„ †циклическ долговечность (число циклов до разрушения), Допускаемое напряжение ~~н1 =(т~яй ~~н) ~~и~ (8.55)в где 5'„— коэффициент безопасности; 2~ — коэффициент долговечности.
Для прямозубых передач, а также для передач с косыми или круговыми зубьями, у которых Н, и Нз>350 НВ за расчетное принимается меньшее из двух допускаемых напряжений, определенных для материала шестерни ~а„~, и колеса ~он~2. В ~ 8.7 указано, что в косозубых передачах зубья шестерни целесообразно выполнять с твердостью, значительно * По сравнению с приложением к ГОСТ 21534 — 87 в этой формуле отсутствуют коэффициенты, учитывающие влияние шероховатости, смазки, скорости и размеров колес. Количественная оценка влияния этих факторов изучена еще недостаточно.
Для распространенных на практике показателей шероховатости (О,б3...2,5 мкм), условий смазки и размеров колес рекомендуемые значения неучтенных коэффициентов близки к единице. При существенных отклонениях от распространенных показателей (например, при диаметре колеса больше 1000 мм) рекомендуется обращаться к упомянутому ГОСТУ. !б7 Я.Й х о ОЧ хо и$! 1и ф~ а о ~ 6 1 оо ММ хх ~о о о М М М х х х Ф Ф Ф 3 6 о о М М х х Ф Ф се ь ~ ь" ь" 00 00 01 ("4 Я Ч-) а э о М х Ч') ф» Ч'1 Ж о о ф о ОДА о З а.
ю~~ж хюф4э Чл0~ О ~ х 3~3о ~'хЯХ „И ~~, „хф о $„~ ~ се 3 М ° С> ЧЪ 1-- о + х <'4 х + + ц 8~'8 +х+ М М й й аЯ ФЩ ь о" М К СУЪ х аЫ й ~Хч1О ч~ "'~ х $~ ~ "~ ххх ЯДА» ч~Ц Х ~ХХ й фа С~ а у Ж ~ ад о~. ~ Мех р М о~~, 'х~и е~~ х хи о.х "х х$ ххо ° х~ "' 3.„х ..й х~ ф Ч') х~ ~х ..,.Ф <Я~ Яйе ХХХ й[ ЖФ х х В И х а Ч~ ЧЪ Ю ЧЪ Ч.~ ~Ф 'Ф о х С> Ч~ г1 <о „.,: 00 о оо М ММ х хх оо ММ хх к О й иа ~о ач~ Ч> ч1и а ю и х й х х о" ~" х ("5 о о х СЧ~~ х~ х~Ч ~о ~о Ф м~: х~" и Лиф ."--3. Ф ДхЛМ . о м Е о 1!$ Х лО х х о О х луч й ~х хЖ Ьйр:ПКигзаиК-бт.пагод.ги зозбт®ийЬу ~сд:464840172 Ийр:ИшгзаиК-бт.пагод.ги зозбт®и1.Ьу ~сд:464840172 превышающей твердость зубьев колеса (например, Н, > 350 НВ, а Н~ < 350 НВ. При этом за расчетное принимают среднее из [о„1, и [ст„1,, но не более 1,25 Е о„];„(меньшее из двух) для цилиндрических и 1,15 сг,Д;„для конических передач, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
