Транспортирование угля по панельному уклону конвейером на базе ленточного конвейе­ра 2Л100У, страница 11

2.4.7. Выбор твердости, термической обработки и материала колес

В зависимости от вида изделий, условий его эксплуатации и требований к габаритным размерам выбирают необходимую твердость колес и материалы для их изготовления. Для силовых передач чаще всего используют стали. Передачи со стальными зубчатыми колесами имеют минимальную массу и габариты, тем меньше, чем выше твердость рабочих поверхностей зубьев, которая в свою очередь зависит от марки стали и варианта термической обработки.

На практике в основном применяют следующие варианты термической обработки (т.о.):

I – т.о. колеса – улучшение, твердость 235…262 НВ; т.о. шестерни – улучшение, твердость 269…302 НВ. Марки сталей одинаковы для колеса и шестерни: 45, 40Х, 40ХН, 35ХМ и др. Зубья колес из улучшенных сталей хорошо прирабатываются и не подвержены хрупкому разрушению, но имеют ограниченную нагрузочную способность. Применяют в слабо- и средненагруженных передачах. Область применения улучшенных колес сокращается.

II – т.о. колеса – улучшение, твердость 269…302 НВ; т.о. шестерни – улучшение и закалка ТВЧ, твердость поверхности в зависимости от марки стали: 45…50 HRC, 48…53 HRC. Марки сталей одинаковы для колеса и шестерни: 40Х, 40ХН, 35ХМ и др.

III – т.о. колеса и шестерни одинаковая – улучшение и закалка ТВЧ, твердость поверхности в зависимости от марки стали: 45…50 HRC, 48…53 HRC. Марки сталей одинаковы для колеса и шестерни: 40Х, 40ХН, 35ХМ и др.

IV – т.о. колеса– улучшение и закалка ТВЧ, твердость поверхности в зависимости от марки стали: 45…50 HRC, 48…53 HRC; т.о. шестерни - улучшение, цементация и закалка, твердость поверхности 56…63 HRC. Материал шестерни – стали марок 20Х, 20ХН2М, 18ХГТ, 12ХН3А и др.

V – т.о. колеса и шестерни одинаковая - улучшение, цементация и закалка, твердость поверхности 56…63 HRC. Материал шестерни – стали марок 20Х, 20ХН2М, 18ХГТ, 12ХН3А, 25ХГМ  и др.

Принимаем II вариант т.о. со сталью 40ХН

        Допускаемые контактные напряжения:

 для шестерни и  для колеса определяют по общей зависимости, учитывая влияние на контактную прочность долговечность (ресурса), шероховатости сопрягаемых поверхностей зубьев и окружной скорости:

где  - предел контактной выносливости;

       Z_N – коэффициент долговечности;

       Z_R – коэффициент учитывающий влияние шероховатости;

 - коэффициент учитывающий влияние окружной скорости;

    S_H – коэффициент запаса прочности.

 Предел контактной выносливости  вычисляется по эмперическим формулам в зависимости от материала и способа т.о. зубчатого колеса и средней твердости (НВ_ср или HRC_ср) на поверхности зубьев {(табл. 2.2.)]. В нашем случае

 = 2НВ_ср + 70, МПа                                       (57)

для шестерен

₁= 2∙440 + 70 = 950 МПа

для колес

₂= 2∙275+ 70 = 620 МПа

Коэффициент долговечности Z_N учитывает влияние ресурса

где N_HG –  число циклов, соответствующиее перелому кривой

      N_k – ресурс передачи в числах циклов перемены напряжений                 

для шестерен

для колес

Оба условия выполнены

где n – частота вращения, мин^-1

          n_з – число входящих в зацепление зуба рассчитываемого колеса за один его оборот.(численно равно числу колес, находящихся в зацеплении n_з = 2)

       L_h – время работы, ч.

В общем случае суммарное время L_h работы передачи вычисляют по формуле

где L – число лет работы (L = 5 лет);

      К_год – коэффициент годового использования передачи (К_год≤1);

      К_сут – коэффициент суточного использования передачи (К_сут≤1).

Ресурс передачи в числах циклов перемены напряжений для:

тихоходного колеса

тихоходной шестерни

быстроходного колеса

быстроходной шестерни

В соответствии с кривой усталости напряжения σ_Н не могут иметь значений меньше σ_Hlim. Поэтому при N_k > N_HG принимают N_k = N_HG, соответственно с полученными результатами для быстроходных и тихоходных шестерен и колес Z_N = 1

       Коэффициент Z_R, учитывающий влияние шероховатости сопряженных поверхностей зубьев, принимают для зубчатого колеса пары с более грубой поверхностью в зависимости от параметра R_a шероховатости (Z_R = 1 – 0,9). Большие значения соответствуют шлифованным и полированным поверхностям (R_a = 0,63…1,25 мкм). Принимаем Z_R = 1.