Проников А.С. 1995 Т.2 Ч.2 (830967), страница 59
Текст из файла (страница 59)
Червячные зацепления и ходовые винты-гайки (скольження) —, применяют для точных ответственных механизмов. Они характеризуются невысокими скоростями скольжения и средними нагрузками. Основные требования к этим деталям — высокая точность изготовления н износостойкость. Этим требованиям отвечают детали из качественной бронзы в паре с деталями нз закаленной стали. Червячные колеса и гайки изготовляют из оловянных бронз Бр06Ц6СЗ, Бр05Ц5С5 и других качественных бронз, а также из безоловянных алюминиевых бронз БрАЖ9-4, БрА9ЖЗЛ. В ответственных узлах трения прецизионных станков применяют бронзы Бр010Ф1 или Бр010Ф05. В целях экономии цветных металлов для червячных колес и гаек скольжения в ряде случаев применяются биметаллические конструкции.
Так, для крупных гаек на стальную втулку центробежным способом наносится слой бронзы, по которому нарезается резьба. Гайки, применяемые для работы на больших скоростях, заливают иногда баббитом. Гайки передач, предназначенных для точных установочных перемещений, иногда изготовляют из легированного антнфрикционного 284 (ГОСТ 1585 — 85) и серого (ГОСТ 1412 — 85) чугунов.
Однако чугуны применяют при отсутствии в винтовых парах ударных нагрузок. При невысоких требованиях к точности гайки можно изготовлять из текстолита и капрона. Капроновые гайки в винтовых парах для легких и средних режимов эксплуатации обеспечивают высокую износостойкость узла и низкий коэффициент трения. Изготовление гаек из пластмасс для соответствующих условий эксплуатации целесообразно и в связи с тем, что некоторые их свойства значительно выше, чем металлических.
К ним, например, относятся коррозиоиная и химическая стойкость, износостойкость, хорошие фрикционные н демпфирующие свойства, обрабатываемость различными способами, низкая стоимость при массовом производстве и т. д. Сравнительный анализ гаек из капроиа, бронзы, антифрикционного чугуна и графитизированной стали в паре с винтом из стали 45 твердостью 160 НВ показал, что линейный износ витков гайки из капрона во много раз меньше, чем металлических. Однако надо учитывать недостатки пластмасс, например способность к влагопоглощению, сравнительно быстрое старение. Для изготовления гаек для пар с высокими требованиями к их точности капрои, как правило, не пригоден. Для гаек передач винт— гайка скольжения применяют покрытия из эпоксидных компаундов. Материал для изготовления червяков выбирают в зависимости от режимов работы зацепления и размеров детали.
Применяются в основном легированные стали — цементуемые (20Х, 12ХНЗА, 18ХГТ), закаливаемые (40Х, 40Х13, 14Х17Н2) и азотируемые (38Х2МЮА), которые предпочтительнее для изготовления червяков прецизионных делительных пар. Ходовые винты изготовляют в основном из углеродистых и легированных сталей. Выбор марки стали, термической или химико-термической обработки зависит от назначения винтовой пары, условий эксплуатации и т. д.
Крупные ходовые винты прецизионных станков выполняют из углеродистых сталей У10, У10А, У12; винты в процессе изготовления должны быть подвергнуты старению. Винты, работающие в условиях изнашивания, ио без ударных нагрузок, изготовляют также из стали 40Х. Повышенную твердость обеспечивают стали ХВГ, ХГ, 65Г, 50ХФА (для винтов с 1(100, где 1— длина, и' †диаме винта). Винты качения и ответственные винты скольжения изготовляют из стали 8ХФ (58 — 60 НКС,), а также из цементируемой стали 18ХГТ и азотируемой стали 40ХФА с твердостью поверхностного слоя 54— 56 НЕС,.
Хорошо защищенные ходовые винты, к точности которых предъявляют невысокие требования, можно изготовлять из полимерных материалов и булава ЦАМ10-5. Реечные колеса и рейки выполняют из стали 45 и легированных сталей. Они должны обладать высокими долговечностью и прочностью. Например, рейки, работающие со средней окружной скоростью и ударными нагрузками„изготовляют из стали 40Х. Для уменьшения деформации реек, увеличения прочности (особенно при значительной их длине) целесоообразна поверхностная закалка зубьев с нагревом ТВЧ (48 — 56 НКС.). Рейки, работающие в условиях больших давлений и высоких скоростей при наличии ударных нагрузок, рекомендуется вы- 13.1. Ковффипиеиты трении скольжения по чугуну СЧ 21 прн граннчноа смазке Коаффипиент трения движения прв и, мм!мвн Материав сопрягаемоа детали пения !топ 0,0 по 0,03 0,02 0,05 0,03 0,05 0,04 0,05 0,22 0,23 0,28 0,22 0,25 0,04 0,03 0,18 0,17 0,13 0,18 0,17 О,!5 0,03 0,03 0,1 1 0,28 0,28 0,32 0,42 0,07 0.05 0,20 Чугун СЧ 21 180 НВ Чугун СЧ 21 45 НЦС, Сталь 45 50 НКСе ВрООПОСЗ Полиамид 66 Фторопласт-4 Фторопласт-4 с графитом ВрОФ10-1 полнять из стали 40ХН (50 — 55 НКС„объемная закалка).
Пара червяк — рейка (аналогична паре винт — гайка) должна обладать высокой жесткостью. Червяк изготовляют из низкоуглеродистых цементируемых сталей (с последующей закалкой и отпуском), а рейку — из антифрикционного чугуна или бронзы типа БрАЖ9-4, чем достигается необходимая долговечность пары. Для рейки может быть использовано также покрытие из эпоксидных компаундов. На ряде заводов применяются бронзовые червяки, восстановление которых после изнашивания не представляет трудности.
Сопряжения с фрикционными свойствами. К ннм относятся фрикционные муфты, тормоза, детали фрикционных вариаторов. При их работе окружная сила передается благодаря силам трения. Эти сопряжения часто работают в напряженных условиях изнашивания — при высоких давлениях (до 6 МПа) и скоростях скольжения (до 40 м/с), с выделением теплоты в зоне контакта. Для выполнения своих функций детали из фрикционных материалов должны иметь высокий н стабильный в широком интервале температур коэффициент трения, минимальный износ, высокие теплопроводность и теплостойкость, хорошую прирабатываемость и достаточную прочность. Однако детали ответственных сопряжений, работающие в условиях смазывания (многодисковые муфты, рабочие тела фрикционных вариаторов) и передающие большие силы, как правило, изготовляют из закаленных сталей с твердостью НКСа(60 и выше.
Несмотря на малый коэффициент трения стали по стали, эта пара может передавать значительные окружные силы, и в результате получаем передачу компактной и долговечной. Находят применение стали 20Х, 40Х, ШХ15, 18ХГТ и др. Для малоответственных фрикционных сопряжений можно применять сталь или чугун в сочетании с неметаллическими материалами (капроном, текстолитом и др.). В этом случае коэффициент трения значительно выше, ио вследствие меньших допустимых нагрузок на материал размеры передачи больше, чем такой же передачи, детали которой изготовлены из стали.
Требования к монтажу передачи, состоящей из стальной и пластмассовой деталей, вследствие низкого модуля упругости пластмассы ниже, чем к монтажу передачи, состоящей из деталей, выполненных из, закаленных сталей. Коэффициент трения является одной из основных характеристик как для антифрикционных, так и для фрикционных пар трения. Он 13.2. Коэффициенты трения но стали или чугуну для фрикциониык иар Коеффипвепт 1 Рабочая темпеУДЕЛЬяаа ИаГРтаКа, Кна МатЕРИаЛ Еевоажаиппй Дстапи яоеиии рат Р Без смазочного материала Асбокаучук, спеченный материал на основе меди нли алюминия Порошковый материал на основе меди или железа Порошковый материал на осяове железа, углеграфит 800 — 1000 (легкие) 0,30 — 0,35 0,25 — 0,28 0,22 — 0,25 60 — 200 До 400 До 1200 До 1500 (средние) До 6000 (тяжелые) Со смазочным материалом 0,12 До 100 (120) Порошковый материал на ос- нове меди или алюминия Порошковый материал на ос- нове железа До 3500 (легкие) 120 (150) 0,1 До 6000 — тооО (утяжеленные) Температура дана для поверхностных слоев.
Указанные в таблице материалы могут работать в паре не только со сталью или чугуном, но и с бронзой или молибденом в легких условиях (при работе со смазочным материалом), а также с титаном или молибденом, нанесенными на поверхность трения, — в тяжелых условиях. Меньшие коэффициенты трения при работе со смазкой компенси- 287 зависит от материалов сопряженных поверхностей и их качества, вида трения и смазки, скорости относительного скольжения, диапазона нагрузок и ряда сопутствующих факторов.
Существуют методы расчета коэффициента трения в зависимости от вида контакта и условий контактирования. Однако до настоящего времени более достоверны экспериментальные данные, а аналитические фор(гулы позволяют оценить характер влияния отдельных факторов (например, механических характеристик материалов, параметров опорной поверхности и др.). Для ориентировочной оценки в табл. 13.1 приведены коэффициенты трения покоя и движения применительно к направляющим скольжения при трении различных материалов по чугуну СЧ 21 при давлении 0,2 МПа, смазывании индустриальным маслом 45 и различных скоростях скольжения о,„(по данным ЭНИМСа).
Трение в направляющих, как правило, смешанное — от граничного (при малых скоростях) до полужидкостного, при этом гидродинамический эффект возрастает по мере увеличения скорости скольжения. Жидкостное трение обеспечивается специальными методами (см. т. 2, гл. 4). Как было отмечено, для фрикционных пар трения желательно иметь более высокий коэффициент трения. Для пар пластмасса — металл значения коэффициента трения обычно следуюшие: для пары поливинилхлорид— металл 0,4 — 0,5, полиэтилен — металл 0,6 — 0,8; нейлон — металл 0,2 — 0,4 (2). Область применения фрикционных пар при трении порошковых материалов- по стали или чугуну и соответствующие коэффициенты трения приведены в табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
