 |
Материал и термообработка зубчатых колес
|
|
|
|
В целях унификации [2, с.4] материалов для зубчатых колес обеих ступеней с учетом массового производства принимаем сталь 20ХНМ ГОСТ 4543-71, имеющую широкое применение в редукторостроении при y £ 10 м/с и относительно невысокой стоимости.
Быстроходная ступени (Б. ст.) редуктора – цилиндрическая косозубая; тихоходная (Т. Ст.) – цилиндрическая косозубая. Выпуск массовый. По рекомендациям [2, с.3, п. 1.1.4], назначаем термообработку зубьев:
– шестерен z1 –цементацию (Ц1);
– колес z2 –цементацию (Ц2).
Механические свойства стали 20ХНМ после термообработки [2, с.5] с предположением, что D £ 125 мм и S £ 80 мм, приведены в таблице 1.6
Таблица 1.6 Механические свойства материала зубчатых колес из стали 40Х
| Наименование параметра | Обозначение, размерность | Зубчатое колесо | |
| z1 | z2 | ||
| 1. Термообработка 2. Твердость поверхности средняя 3. Предел прочности 4. Предел текучести | – – НВ НRCэ sв, МПа sт, МПа | Ц1 (56…63) НRCэ 59,5 | Ц2 (56…63) НRCэ 59,5 |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ДМ – 15.05 – 03.16.05 |
Коэффициенты приведения заданного переменного режима к эквивалентному постоянному [2,с.8]: 
,
где m – показатель степени отношения моментов: 
,
q – показатель степени кривой усталости: 
(для зубьев с однородной структурой материала) и тогда 
.
При расчете по контактным напряжениям 
:
При расчете по напряжениям изгиба 
:
.
Судя по величинам 
и 
заданный режим работы наиболее приближается [2,с.8,таблица2.1] к типовому тяжелому.
Требуемая долговечность передачи в часах [4,с.8]: 
,
где 
- коэффициенты годового и суточного использования,
h=7 лет – срок службы передачи в годах.
|
|
|
Суммарное число циклов перемены напряжений за весь срок службы [2,с.8]: 
,
где n – частота вращения зубчатого колеса, 
;
c – число зацепления зуба за один оборот зубчатого колеса: [2,с.9] c=1.
Эквивалентное число циклов перемены напряжений 
(
) вычисляется по формуле [2,с.8]: 
.
Базовое число циклов перемены напряжений [2,с.9]:
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ДМ – 15.05 – 03.16.05 |
, где 
-средняя твердость зубьев по Бринеллю;
- по изгибным напряжениям 
.
Результаты расчетов представлены в таблице 1.76.
Таблица 1.7 – Число циклов перемены напряжений в зубьях
| Ступень и зубчатое колесо | n, 
| Число циклов N в миллионах | ||||||
| 
| 
| Сравнение  с 
| 
| Сравнение
 с 
| |||
| Б.ст. | 
| 1390,2 | 383,6 | 171,78 | 145,7 |  > 
| 136,9 |  > 
|
| 391,6 | 108,05 | 48,38 | 145,7 |  < 
| 38,5 |  > 
| |
| Т.ст. | 
| 391,6 | 108,05 | 48,38 | 145,7 |  < 
| 38,5 |  > 
|
| 139,8 | 38,57 | 17,27 | 145,7 |  > 
| 13,7 |  > 
|
Вывод: Число циклов перемены напряжений по контактным и изгибным напряжениям больше, чем базовое число циклов, следовательно режим работы редуктора относится к тяжелому. Коэффициенты долговечности Zn для расчёта допускаемых контактных напряжений следует рассчитывать по формулам, [2, c.10]:
а) 
> 
, 
б) < , 
При 
> 
для расчёта допускаемых изгибных напряжений коэффициент долговечности принимают 
=1.
Допускаемые контактные напряжения на сопротивление усталости
Расчетное допускаемое контактное напряжение 
[2,с.10], МПа:
, (1.9)
где A=1,25 – для цилиндрической передачи (Б.ст., Т.ст.).
- допускаемые напряжения в прямых зубьях, МПа;
- наименьшее из двух значений 
.
Согласно [2,с.9]
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| ДМ – 15.05 – 03.16.05 |
, (1.10)
где 
- базовый предел контактной выносливости зубьев МПа, [2,с.9]:
- для шестерен 
(цементация Ц1)
;
- для колес 
(цементация Ц2)
;
- коэффициент долговечности [2,с.10] в зависимости от отношения 
/ 
;
- коэффициент запаса прочности [2,с.10];
|
|
|
для 
; для 
;
=0,9.
Расчеты по формулам (1.8),(1.9) представлены в таблице 1.8.
Таблица 1.8 – Допускаемые контактные напряжения , МПа
| Ступень | Зубчатое колесо | /
| 
| 
| 
| Ограничения s HP lim |
| Б.ст. | 
| 0,84 | 0,99 | < 1681 | ||
| 3,01 | 1,2 | ||||
| Т.ст. |
| 3,01 | 1,2 | < 1996 | ||
|
| 8,43 | 1,43 |
П Прочность зубьев удовлетворяет условиям работы.
|
|
|
