M (729484), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Таблица 2.2
Двухступенчатые редукторы
Схема редуктора | Uред. рекомендат. (предельн.) | Uб | Uт |
Рис. 2.2 График для определения Uт.
Таблица 2.3
Трёхступенчатые редукторы
Схема редуктора | Uред. рекомендат. (предельн.) | Uб | Uп | Uт |
Рис. 2.3 График для определения Uт и Uп трёхступенчатых редукторов.
Рис. 2.4 График для нахождения .
2.3 Определение чисел оборотов и моментов на валах
При известных передаточных числах ступеней число оборотов определяется по формулам:
где U1, U2, U3 - передаточные числа ступеней редуктора (привода).
Вращающие моменты на валах рассчитывается как
где Ni - мощность на соответствующем валу, найденная с учётом К.П.Д. элементов привода, Вт; например: , где 1-2 - К.П.Д., учитывающий потери мощности на участке от первого вала до второго;
- угловая скорость вала, с-1.
Без учёта К.П.Д. элементов привода моменты могут быть определены по формулам:
3. МАТЕРИАЛЫ И ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ
3.1 Материалы зубчатых передач
В зависимости от твёрдости рабочих поверхностей зубьев после термообработки зубчатые колёса можно условно разделить на две группы:
1). С твёрдостью £НВ 350 - нормализованные или улучшенные;
2). С твёрдостью >НВ 350 - объёмно- и поверхностно-закаленные, цементированные, нитроцементированные, цианированные, азотированные.
При твёрдости материала £НВ 350 чистовое нарезание зубьев можно производить после окончательной термообработки заготовки.
Зубчатые колёса с твёрдостью рабочих поверхностей зубьев >НВ 350 применяют в средне- и высоконагруженных передачах с целью уменьшения их габаритов.
Зубья, нарезанные до закалки, после закалки обычно шлифуют для устранения неточностей, обусловленных изменением их форм и размеров при закалке (коробление).
В правильно спроектированной зубчатой паре соотношение твёрдости рабочих поверхностей зубьев шестерни и колеса не может быть выбрано произвольно. Если твёрдость рабочих поверхностей зубьев колеса £НВ 350, то в целях выравнивания долговечности зубьев шестерни и колеса, ускорения их приработки и повышения сопротивляемости заеданию твёрдость поверхностей зубьев шестерни поверхностей зубьев шестерни всегда назначается больше твёрдости зубьев колеса. Для прямозубых колёс разность средних твёрдостей шестерни и колеса должна составлять не менее 2030 единиц Бринелля.
Для косозубых колёс твёрдость поверхностей зубьев шестерни желательна возможно большая. Чем она больше, тем больше несущая способность передачи по критерию контактной выносливости.
Для неприрабатывающихся зубчатых передач с твёрдостью рабочих поверхностей зубьев обоих зубчатых колёс НВ 45 обеспечивать разность твёрдостей зубьев шестерни и колеса не требуется.
В табл. 3.1 приведены значения механических характеристик и виды термообработки некоторых распространённых марок конструкционных сталей, используемых для изготовления зубчатых колёс, а также других деталей машин (валов, осей, звёздочек цепных передач, червяков, деталей муфт и т.п.). Как следует из этой таблицы, механические характеристики сталей зависят не только от химического состава и вида термообработки, но и от размеров характерного сечения заготовок D или S.
Таблица 3.1
Механические характеристики сталей
для изготовления зубчатых колёс
Марка стали | Размеры, мм | НВ сердцевина | HRC поверхность | в, МПа | т, МПа | Термообработка | |
D | S | ||||||
35 | любой | любой | 163192 | — | 550 | 270 | Нормализация |
45 45 45 | любой 125 80 | любой 80 50 | 179207 235262 269302 | — — — | 600 780 890 | 320 540 650 | То же Улучшение То же |
40Х 40Х 40Х | 200 125 125 | 125 80 80 | 235262 269302 269302 | — — 4590 | 790 900 900 | 640 750 750 | То же То же Улучшение+закалка ТВЧ |
35ХМ 35ХМ 35ХМ | 315 200 200 | 200 125 125 | 235262 269302 269302 | — — 4853 | 800 920 920 | 670 790 790 | Улучшение То же Улучшение+закалка ТВЧ |
40ХН 40ХН 40ХН | 315 200 200 | 200 125 125 | 235262 269302 269302 | — — 4853 | 800 920 920 | 630 750 750 | Улучшение То же Улучшение+закалка ТВЧ |
45ХЦ 45ХЦ 45ХЦ | 315 200 200 | 200 125 125 | 235262 269302 269302 | — — 5056 | 830 950 950 | 660 780 780 | Улучшение То же Улучшение+закалка ТВЧ |
20ХНМ | 200 | 125 | 300400 | 5663 | 1000 | 800 | Улучшение+цементация |
18ХГТ | 200 | 125 | 300400 | 5663 | 1000 | 800 | То же |
12ХНЗА | 200 | 125 | 300400 | 5663 | 1000 | 800 | То же |
25ХГИМ | 200 | 125 | 300400 | 5663 | 1000 | 800 | Улучшение+цементация +закалка |
40ХНМА | 125 | 80 | 269302 | 5056 | 980 | 780 | Улучшение+азотирование |
35Л | любой | любой | 163207 | — | 550 | 270 | Нормализация |
45Л | 315 | 200 | 207235 | — | 680 | 440 | Улучшение |
50ГЛ | 315 | 200 | 235262 | — | 850 | 600 | То же |
3.2 Допускаемые контактные напряжения
Допускаемые напряжения для расчёта передачи на контактную выносливость определяют по зависимости, соответствующей ГОСТ 21354-75.
нlimв - предел контактной выносливости поверхности зубьев, соответствующий базовому числу циклов перемены напряжений (см. табл. 3.2); Sн - коэффициент безопасности, принимают по табл. 3.2; Nно - базовое число циклов перемены напряжений, соответствующее длительному пределу выносливости (см. рис 3.1); Nне - эквивалентное число циклов перемены напряжений при расчёте на контактную выносливость.
Таблица 3.2
Длительные пределы выносливости нlimв и Flimв,
коэффициенты безопасности Sн и SF,
максимальные допускаемые напряжения []нmax и []Fmax
Термообработка | Твёрдость зубьев | Группа сталей | нlimв, МПа | Sн | Flimв, МПа | SF | []нmax, МПа | []Fmax, МПа | |
на поверхности | в сердцевине | ||||||||
Нормализация, улучшение | менее НВ 350 | 40,45, 40Х,40ХН, 45 ХЦ, 35 ХМ и др. | 2ННВ+70 | 1,1 | 1,8ННВ | 1,75 | 2,8 т | 2,74ННВ | |
Объёмная закалка | HRC 4555 | 40Х, 40ХН, 45ХЦ, 35ХМ и др. | 18НHRC+150 | 550 | 1400 | ||||
Закалка ТВЧ по всему контуру (модуль m3 мм) | HRC 5663 HRC 4555 | HRC 2535 | 55ПП, У8, 35ХМА, 40Х, 40ХН и др. | 17НHRC+200 | 1,2 | 900 650 | 1,75 | 40НHRC | 1260 |
Закалка ТВЧ сквозная с охватом впадины (модуль m<3 мм) | HRC 4555 | — | 30ХМ, 40Х, 40ХН и др. | 550 | 1430 | ||||
Азотирование | HRC 5059 | HRC 2440 | 35ХЮА, 38ХМЮА, 40Х, 40ХФА, 40ХНМА и др. | 1050 | 12НHRC+30 | 1,75 | 40НHRC 30НHRC | 1000 | |
Цементация и закалка | HRC 5662 | HRC 3045 | Цементируемые стали всех марок | 23НHRC | 750 | 1,55 | 40НHRC | 1200 |
Примечания: 1). Значения нlimв и Flimв, []нmax и []Fmax определяют по средней твёрдостью зубьев;
2). Для передач, выход из строя которых связан с тяжёлыми последствиями, значения коэффициентов безопасности следует увеличить до Sн=1,25 и SF=1,35 соответственно;
3>