Выбор материалов червяка и колеса

Для червяка применяют те же марки сталей, что и для зубчатых колес. С целью получения высоких качественных показателей передачи применяют закалку до твердости > 45 НRС, шлифование и полирование витков червяка. Наиболее технологичными являются эвольвентные червяки, а перспективными – нелинейчатые: образованные конусом или тором.

Таблица 19

Материалы червячного колеса в зависимости от скорости скольжения

Группа	Материал	Способ отливки	σ в, МПа	σ т, МПа
I	БрО10Н1Ф1 м/с	ц
БрО10Ф1 м/с	к п
БрО5Ц5С5 м/с	к п
II	БрА10Ж4Н4 м/с	ц к
БрА10Ж3Мц1, 5 м/с	к п
БрА9ЖЗЛ м/с	ц к п
ЛАЖМц66-6-3-2 м/с	ц к п
III	CЧ15 CЧ20 м/с	п п	σ = 320 МПа σ = 360 МПа

Примечание. Способы отливки: ц – центробежный; к – в кокиль; п – в песок (при единичном производстве).

Рабочие поверхности витков нелинейчатых червяков шлифуют с высокой

точностью конусным или тороидным кругом. Передачи с нелинейчатыми червяками характеризует повышенная нагрузочная способность /2, 3/.

Термообработку улучшение с твердостью < 350 НВ применяют для передач малой мощности (до 1 кВт) и непродолжительной работы. Область применения таких передач с архимедовыми червякамисокращается.

Для силовых передач следует применять эвольвентные и нелинейчатые червяки.

Материалы зубчатых венцов червячных колес (табл.19) по мере убывания антизадирных и антифрикционных свойств и рекомендуемым для применения скоростям скольжения можно условно свести к трем группам:

Группа I– оловянные бронзы; применяют при скорости скольжения υ _ск > 5 м/с.

Группа II – безоловянные бронзы и латуни; применяют при скорости скольжения м/с.

Группа III – мягкие серые чугуны; применяют при скорости скольжения м/с и ручных приводах.

Так как выбор материала для колеса связан со скоростью скольжения, то предварительно определяют ожидаемое ее значение, м/с

.

8.1.1. Допускаемые напряжения.

Допускаемые контактные напряжения для групп материалов:

I Группа. Для оловянистых бронз (БрО10Н1Ф1, БрО10Ф1) допускаемое напряжение [ σ ] _{Н о} (МПа) при числе циклов перемены напряжений, равном 10⁷:

Коэффициент 0, 9 – для червяков с твердыми () шлифованными и полированными витками, 0, 75 – для червяков при твердости < 350 НВ; σ _в - временное сопротивление для бронзы при растяжении принимают по табл. 19.

Коэффициент долговечности , при условии . Здесь – эквивалентное число циклов нагружения зубьев червячного колеса за весь срок службы передачи. Если , то принимают .

Суммарное число циклов перемены напряжений:

,

где – время работы передачи, ч.

При задании режима нагружения циклограммой моментов коэффициент эквивалентности вычисляют по формуле

,

где , , – вращающий момент на i -й ступени нагружения, соответствующие ему частота вращения вала и продолжительность действия;

, – наибольший момент из длительно действующих (номинальный) и соответствующая ему частота вращения.

Значения коэффициента эквивалентности для типовых режимов нагружения приведены в табл. 20.

Коэффициент учитывает интенсивность изнашивания материала колеса. Его принимают в зависимости от скорости скольжения:

, м/с
	0, 95	0, 88	0, 83	0, 80

или по формуле .

Допускаемые контактные напряжения при числе циклов перемены напряжения :

II Группа. Для безоловянистых бронз и латуней (БрА9Ж3л, ЛЦ23А6Ж3Мц2) допускаемые контактные напряжения:

Здесь 300 МПа для червяков с твердостью на поверхности витков HRC; 250 МПа для червяков при твердости HB.

III Группа. Допускаемые контактные напряжения:

.

Таблица 20

Значение коэффициента эквивалентности в зависимости от режима работы

Обозначение режима	Коэффициенты эквивалентности
I II III IV V	1, 0 0, 416 0, 2 0, 121 0, 081 0, 034	1, 0 0, 2 0, 1 0, 04 0, 016 0, 004

Допускаемые напряжения изгиба вычисляют для материалов зубьев зубчатого колеса

.

Коэффициент долговечности

.

Здесь – эквивалентное число циклов нагружения зубьев червячного колеса за весь срок службы передачи.

Если , то принимают . Если , то принимают .

Суммарное число циклов перемены напряжений.

При задании режима нагружения циклограммой моментов коэффициент эквивалентности вычисляют по формуле

.

Значение коэффициентов эквивалентности для типовых режимов нагружения приведены в табл. 20.

Исходное допускаемое напряжение изгиба для материалов:

групп I и II…………………….

группы III……………………..

где – предел прочности при изгибе, МПа (обычно в 1, 5…2, 2 раза больше ).

8.2.3. Предельные допускаемые напряжения при проверке на максимальную статическую или единичную пиковую нагрузку для материалов:

группы I…………………………. ;

группы II………………………… ;

группы Ш………………………... ;