Расчёт цилиндрической зубчатой передачи. Коэффициент долговечности. Материалы зубчатых колёс и допускаемые напряжения. Проектные и проверочные расчёты, страница 2

I группа — «сырые» стали, твёрдость обоих колёс Н £ 350 НВ; к ней относятся, в основном, качественные углеродистые стали, подвергнутые нормализации или улучшению. Материал шестерни необходимо принимать на 40...100 НВ твёрже материала колеса для достижения равнопрочности колёс по изгибу: зуб шестерни в и раз чаще входит в зацепление, а форма зуба шестерни, характеризуемая коэффициентом формы зуба YF, хуже, чем колеса. Материалы I группы хорошо прирабатываются.

II группа — «калёные» стали, твёрдость обоих колёс Н ³ 40 HRC , она может быть достигнута объёмной закалкой или химико-термической обработкой; таким материалам присуща хрупкость; их стоимость наиболее высока. Материалы II группы не прирабатываются.

III группа — «высокий перепад твёрдостей», достигаемый шестерней из «калёной» стали (Н1 ³40 HRC) и колесом из «сырой» стали (Н2 £ 350 НВ); такое сочетание рекомендуется для косозубых и шевронных колёс. Приработка обеспечивается за счёт высокой пластичности материала колеса. Наиболее распространённые материалы зубчатых колёс приведены в табл. 6.

Таблица 6

Механические характеристики материалов зубчатых колёс

Марка стали

Диаметр заготовки, не более

Термо-обработка

Твёрдость сердцеви-ны НВ

Твёрдость поверхно-сти

Предел текучести

σт, МПа

Предел прочности

σв, МПа

35

любой

нормализ.

163…192

163…192

270

550

45

любой

нормализ.

179…207

179…207

320

600

45

80

улучшен.

269…302

269…302

650

890

40Х

200

улучшен.

235…262

235…262

640

790

40Х

125

улучшен.+

зак. ТВЧ

269…302

45…50 HRC

750

900

35ХМ

315

улучшен.

235…262

235…262

670

800

35ХМ

200

улучшен.+

зак. ТВЧ

269…302

48…53 HRC

790

920

40ХН

315

улучшен.

235…262

235…262

630

800

40ХН

200

улучшен.+

зак. ТВЧ

269…302

48…53 HRC

750

920

18ХГТ

200

улучшен.+

цементац.+

закалка

300…400

56…63 HRC

800

1000

18ХН3А

200

улучшен.+

цементац.+

закалка

300…400

56…63 HRC

800

1000

25ХГМ

200

улучшен.+

цементац.+

закалка

300…400

56…63 HRC

800

1000

Материалы I и III групп прирабатывающиеся: колёса из материалов этих групп в начальный период работы зацепления прирабатываются друг к другу за счет местного износа, в результате снижается концентрация нагрузки на зубьях вблизи торцов. Кроме того, после начала усталостного выкрашивания края образовавшихся лунок будут обминаться и выкрашивание не будет распространяться на большую площадь.

«Калёные» стали II группы не прирабатываются. Начавшееся усталостное выкрашивание быстро распространяется на значительную поверхность зуба вследствие хрупкого обламывания краев лунок, однако этот процесс начнется значительно позже, чем для колёс из «сырых» сталей. Для уменьшения концентрации нагрузки необходимо проектировать колеса небольшой ширины (с минимальным коэффициентом ширины венца yа).

Расчёт зубчатых передач ведут по двум критериям: контактной прочности и изгибной прочности. Расчёт по контактным напряжениям предотвращает усталостное выкрашивание в закрытых передачах и заедание в открытых передачах. Расчёт на изгиб предотвращает излом зубьев.

Допускаемые напряжения определяют по общепринятому принципу — предельное напряжение делят на коэффициент запаса:

.                                                   (22)