Резьбовые соединения: Методическое пособие по самостоятельному выполнению студентами расчетно-графических работ, страница 14

5.10 Определяем угловые скорости  валов привода:

- вала электродвигателя:

- быстроходного вала редуктора:

- промежуточного вала редуктора:

- тихоходного вала редуктора (грузового барабана):

6. Выбор материалов и термической обработки зубчатых передач.

Определение допускаемых напряжений.

6.1 Первая зубчатая передача. Цилиндрическая косозубая зубчатая пара - колесо и шестерня №4 (смотри рис. 2,18 пара №4).

Материалы для изготовления зубчатых колес подбирают по таблицам 8-9 [1].

Выбор марок сталей для изготовления зубчатых пар                        Таблица 8

Марка стали	Размеры, мм		Твердость		МПа	Термообработка
	Dпред	Sпред	Сердцевины НВ	Поверхности НВ и НRС
45	125	80	235.,.262	НВ 235...262	540	Улучшение
	80	50	269... 302	НВ 269... 302	650	Улучшение
40Х	200	125	235...262	НВ 235...262	640	Улучшение
	125	80	269...302	НВ 269...302	750	Улучшение
	125	80	269...302	НRС 45... 50	750	Улучшение и     закалка, ТВЧ
40ХН	315	200	235...262	НВ 235...262	630	Улучшение
35ХМ	200	125	269... 302	НВ 269...302	750	Улучшение
	200	125	269...302	НRС48...53	750	Улучшение и     закалка, ТВЧ
20Х 20ХНМ 18ХГТ 12ХНЗА 25ХГНМ	200	125	300	НRС56...63	800	Улучшение Цементация и закалка

Рекомендуемое сочетание марок сталей шестерни и колеса.                                                      Таблица 9. прятанное сочетание марок сталей шестерни и колеса.                Таблица 9.
Твердость		Марка стали
НВ<350	Шестерня	45	50	55Г	35Х или  40Х	30ХГС
	Колесо	35,45Л,40, 40Л, 45	25, 45, 45Л	40, 45, 50Л	45,50,55, 55Л	30Х, 40Х
НВ>350	Шестерня	45,50	55,55Г	35Х, 40Х	40ХН	15Х, 20Х
	Колесо	35,40	40,45,50	50, 55	35Х, 40Х	15Х, 20Х

Следует иметь в виду, что поверхностная твердость зубьев шестерни должна быть больше твердости  зубьев колеса, т.к. зубья шестерни чаще входят в зацепление. 

С целью уменьшения износа колеса, изготавливаемого из более мягкого материала, желательно, чтобы твёрдость материла колеса всё же не слишком отличалась от шестерни  , ориентировочно

Для шестерни, работающей в более жестких условиях, выбираем более прочную Сталь 40Х, с поверхностной  твердостью зуба 260…280 НВ, с термообработкой и улучшением .

Для колеса берём Сталь-45 с твердостью 230…250 НВ, с термообработкой и улучшением, .

Определим среднюю твердость зубьев шестерни и колеса:

- для шестерни ,

- для колеса

6.1.1 Определим допускаемые контактные напряжения для зубьев шестерни  и            колеса  по формуле: ,     где - предел контактной выносливости,  определяется, в основном, твердостью рабочих поверхностей зубьев – см таблицу 10 [1] стр. 40.

            При определении допускаемых контактных напряжений для прямозубых и косозубых колес с малой разностью твердостей зубьев шестерни и колеса ,

за расчетное принимаем меньшее из двух допускаемых напряжений для материала шестерни  и колеса .

- коэффициент безопасности , выбираем из таблицы 10 [1] см. стр. 40.

а)   -  коэффициент долговечности, учитывает влияние срока службы и режима нагрузки зубчатой передачи 

Расчет числа циклов перемены напряжений выполняют с учетом режима нагрузки передачи. Различают режимы постоянной и переменной нагрузки.

            При постоянном режиме эквивалентное (расчетное) число циклов напряжений

где n– частота вращения того из колес, по материалу которого определяется допускаемое напряжение, с – число зацеплений зуба за один оборот колеса (с – равно числу колес, находящихся в зацеплении с рассчитываемым), L_h – расчетный срок службы механизма.

            Если эквивалентное число циклов то      

- для шестерни: циклов

- для колеса: циклов

Выбор допускаемых контактных напряжений и допускаемых напряжений изгиба для зубчатых колёс.                                                                                                             Таблица 10

Термообработка	Твёрдость зубъев		Группа сталей	МПа		МПа		МПа	МПа
	На пов-сти	В cердце вине
Нормализация улучшение	НВ180.,.350		40,45,40Х,   40ХН, 45ХЦ,35ХМ, и др.	2НВ+70	1,1	1,8 НВ	1,75	2,8	2,74 НВ
Объёмная закалка	НКС45...55		40Х.40ХН, 45ХЦ, 35ХМ  и др.	18НRС +150		550		2,8	1400
Закалка ТВЧ по всему контуру (модуль m=Змм)	НRС 56...63	НRС 25...55	55ПП,Уб,35ХМ	17НRС +200		900 650		40НКСпов 40HRСпов	1260 1260
Закалка ТВЧ сквозная с охватом впадины (модуль m=3мм)*	HRС 45...55	НКС 45...55	35ХМ,40Х, 40ХН и др.	17HRС пов +200	1,2	550			1430
Азотирование	HRС 55...63	HRС 30...4О	40ХФА, 40ХНМА и др	1050		1,2НRС серц.		40НRСпов ЗОНRСпов	1000 1000
Цементация и закалка	HRС 55...63	HRС  25...45	Цементируемые Стали всех марок	23 НRС пов		750		40НRСпов	1200
Нитроцемен-тация и закалка	HRС 57...63	HRС 30...45	Молибденовые стали 25Х ГМ, безмолибденовые 25ХГТ. ЗОХГТ  и др	23 НRС пов 23 НRС поb		1000 750	1,55	40НRСпов 40НRСпов	1520 1529