Базовый предел контактной выносливости поверхностей зубьев

и коэффициент безопасности S_h

Термическая обработка	Твёрдость зубьев	Марка стали	s_h_limb, Н/мм²	S_h
на поверхностях	в сердцевине
Нормализация, улучшение	НВ 180¸ 310	40, 45, 40ХН, 40Х, 35ХМ, 50Г и др.	+70	1, 1
Объёмная закалка	HRC 38¸ 50	40Х, 40ХН, 35ХМ и др.	+150	1, 1
Закалка при нагреве ТВЧ по всему контуру	HRC 45¸ 55	HRC 25¸ 35	Углеродистые и легированные стали	+200	1, 2
(модуль m < 3 мм)	HRC 42¸ 50	-	40Х, 35ХМ, 40ХН и др.
Закалка при нагреве ТВЧ сквозная с охватом впадин	HRC 40¸ 55		+200	1, 2
(модуль m > 3 мм)	HRC 42¸ 50	-	40Х, 35ХМ, 40ХН и др.
Азотирование	HV 550¸ 750	HRC 24¸ 40	40Х, 40ХФА, 40 ХН2М и др.	880¸ 1050	1, 2
Цементация и закалка	HRC 56¸ 65	HRC 30¸ 43	Цементуемые стали всех марок, 12ХН2М, 12ХН3А, 18ХГТ		1, 2
Нитроцементация и закалка	HRC 56¸ 65	HRC 30¸ 43	25ХГМ, 30ХГТ		1, 2

Контрольные вопросы

1. Что называется углом зацепления?

2. Какие существуют методы изготовления зубьев и в чём их отличие?

3. Дайте определение шага зацепления и модуля зубьев.

4. Объясните, почему рабочая часть ножки зуба подвержена большему износу, чем рабочая часть головки?

5. Что следует предпринять, чтобы повысить К.П.Д. зубчатой передачи?

6. Какая из групп зубчатых колёс в зависимости от твёрдости зубьев более экономична и почему?

7. Как определить модуль зубьев, если число зубьев шестерни z₁ и диаметр её окружности вершин d_a₁ или впадины d_f₁ известны (при b = 0⁰ и x_S = 0)?

8. Что учитывает и от чего зависит коэффициент формы зуба?

9. Почему напряжение изгиба в зубьях шестерни всегда больше, чем в зубьях колеса?

10. С какой целью ширину обода шестерни принимают на 5¸ 10 мм больше ширины обода колеса (при средних размерах колес)?

11. Почему проектный расчёт закрытых зубчатых передач веыполняют на контактную выносливость?

12. Какое направление наклона зуба имеет шестерня (колесо) быстроходной (тихоходной) ступени изучаемого редуктора?

13. Как влияет на работу зубчатой передачи изменение угла b?

14. Какие модули различают для косозубых колёс?

15. Почему с увеличением угла b контактная и изгибная прочность косых зубьев повышается?

16. Как влияет изменение диаметров зубчатых колёс на их контактную прочность?

17. Укажите рекомендуемые углы наклона зубьев для цилиндрических косозубых передач.

18. Как влияет на размеры передачи выбор коэффициента y_bd ?

19. Назовите все величины, входящие в формулу (4.15), и назовите их размерности.

20. Как изменятся усилия в зубчатом зацеплении, если при том же моменте уменьшить межосевое расстояние a_w ?

21. От чего зависят допускаемые контактные и изгибные напряжения?

22. Укажите характерную особенность шевронных цилиндрических зубчатых передач.

23. Укажите взаимосвязь между нормальным и торцевым модулями.

Лабораторная работа № 5

Определение основных параметров

Червячного редуктора

Цель работы

Изучение конструкции червячного редуктора, измерение его габаритных и присоединительных размеров, определение параметров червячного зацепления.

Общие сведения

Червячная передача относится к зубчато-винтовым передачам и состоит из червяка, рабочие поверхности которого являются винтовыми поверхностями, и червячного колеса, линии зубьев которого имеют продольную форму. Оси червяка и колеса перекрещиваются в пространстве обычно под углом 90°. Неподвижный в осевом направлении червяк при вращении как бы ввинчивается в частично охватывающие его зубья колеса, сообщая колесу вращательное движение. Касание зубьев колеса и витков червяка происходит по линиям, благодаря чему обеспечивается сравнительно высокая несущая способность.

По условию самоторможения обычно ведущим звеном является червяк, но встречаются передачи с ведущим колесом, например, в центрифугах, в приводе к нагнетателю двигателя внутреннего сгорания и др.

Преимуществами червячных передач по сравнению с зубчатыми являются меньшие интенсивность шума и виброактивность, повышенная плавность работы, возможность получения значительного передаточного числа u в одной сопряжённой паре. Величина u обычно колеблется от 8 до 100, а чаще всего u=10¸ 63. Передача движения между скрещивающимися валами во многих случаях оказывается существенным достоинством червячных передач, обеспечивающим более рациональную компоновку машины.

В сравнении с зубчатыми, червячные передачи имеют следующие недостатки: повышенную стоимость, бό льшие потери на трение (в три – четыре раза и более), бό льшие эксплуатационные расходы, необходимость использования дефицитных бронз (за исключением тихоходных малоответственных передач).

В связи с отмеченными особенностями, червячные передачи применяют при ограниченных мощностях (обычно до 60 кВт) в тех случаях, когда предъявляются повышенные требования к плавности и бесшумности привода, а также при необходимости осуществлять передачу между скрещивающимися осями.

От материалов червячных пар требуются хорошая прирабатываемость, антифрикционность, пониженная склонность к заеданию и хорошая износостойкость.

Червяки изготавливают из стали, термически обработанной до высокой твёрдости. Наилучшей работоспособностью обладают червяки из цементуемых сталей (15Х, 20Х, 18ХГТ) с твёрдостью после закалки HRC ³ 55¸ 63. Широко применяются червяки из среднеуглеродистых сталей (40, 45, 50, 40Х, 40ХН) с поверхностной или объёмной закалкой до твёрдости HRC ³ 40¸ 55.

Венцы червячных колёс при высоких скоростях скольжения (от 8 до 30 м/с) изготавливают из оловянистых бронз Бр.ОФ10-1, Бр.ОНФ10-1-1 и др., а также из сурьмяно-никелевых бронз. При средних скоростях (от 2 до 8 м/с) применяют алюминиево-железистую бронзу Бр.АЖ9-4, некоторые другие безоловянистые бронзы и латуни. Для тихоходных передач можно использовать серые чугуны СЧ 15-32, СЧ 18-36 при v_s £ 2 м/с.

В настоящее время отечественные редукторостроительные заводы выпускают универсальные червячные редукторы общемашиностроительного применения типа РЧУ по ГОСТ 13563-85, которые благодаря наличию отъёмных лап могут быть установлены в любом из положений, показанном на рис. 5.1.

Корпуса универсальных редукторов (рис. 5.2) изготавливаются из алюминиевого сплава Ал.3 и имеют высокую степень оребрения.

Корпус 4 редуктора изготовлен без разъёма. Монтаж червячного колеса 5 осуществляют через крышку 6, а подшипники 15 колеса устанавливают в специальных стаканах 13 и 17. Червячное колесо 5 в целях экономии цветных металлов выполняют в виде зубчатого венца на ступице. Вал 19 червячного колеса установлен в ступице с помощью шлицевого соединения. Опорами червяка 9 служат подшипники 11, которые устанавливаются «в распор». Регулируют зацепление набором прокладок 2, 7, 14, 16, устанавливаемых между прижимными крышками 1 и 10 червяка и корпусом, стаканами 13 и 17 и корпусом.

a)	б)
в)	г)

Рис. 5.1. Схемы червячных пар: а – горизонтальный червяк под колесом;

б – горизонтальный червяк над колесом; в – боковое расположение червяка;

г – вертикальное расположение червяка

Основной вид смазки редуктора – смазка окунанием. При нижнем расположении червяка уровень масла обычно назначают так, чтобы витки червяка были полностью погружены в масло. Часто для повышения нагрузочной способности уровень масла повышают до оси червяка и выше. Уровень масла при верхнем расположении червяка существенного значения не имеет. Для контроля уровня масла применяют маслоуказатель 3. Для заливки масла и контроля пятна контакта зубьев колеса и витков червяка при регулировке зацепления используют крышку 6 редуктора. В нижней части редуктора установлена пробка 12 для слива отработанного масла.

Рис. 5.2. Червячный редуктор типа РЧУ

Для устранения утечки масла и попадания внутрь редуктора пыли и грязи, в сквозной крышке 10 червяка и в стакане 17 колеса установлены уплотнения манжетного типа 8 и 18.

Для установки редуктора на раме или фундаменте могут быть использованы отъёмные лапы 20.

Габаритными называют максимальные размеры редуктора в трёх измерениях. Присоединительными являются те размеры редуктора, которые необходимы для выбора сопряжённых с ним деталей, а также для установки его на раме или фундаменте (рис. 5.3).

Цилиндрические червяки выполняют с линейчатыми и нелинейчатыми боковыми поверхностями витков.

Боковые поверхности линейчатых червяков являются следом прямой линии, совершающей винтовое движение постоянного шага.

Если прямая проходит через ось (торцовое сечение очерчено спиралью Архимеда), то червяк называют архимедовым. Если же сечения боковых поверхностей витков плоскостью, перпендикулярной впадине или витку, прямолинейны, то червяк называют конволютным.

Нелинейчатую винтовую поверхность имеют эвольвентные червяки. Профиль витка этих червяков в сечении, перпендикулярном к оси, очерчен по эвольвенте круга, поэтому червяк можно рассматривать как эвольвентное косозубое зубчатое колесо с малым числом зубьев и большим углом наклона.

В действующих стандартах (ГОСТ 19036-73, СТ СЭВ 226‑ 76, ГОСТ 18498-73, ГОСТ 1965-74 и др.) червячным передачам с архимедовым червяком присваивается обозначение ZA, с эвольвентным – ZI, с конволютными червяками – ZN1 и ZN2 соответственно при прямолинейном очертании боковых сторон в нормальном сечении витка и в нормальном сечении впадин.

Основные параметры зацепления червячных передач, осевой модуль червяка m и коэффициент диаметра червяка q, стандартизированы (табл. 5.1).

Рис. 5.3. Габаритные и присоединительные размеры червячного редуктора типа РЧУ

Таблица 5.1

Осевые модули m и коэффициенты диаметра червяка q по ГОСТ 19672-74

m, мм		2, 5	3, 15	3, 5^*			6, 3
q	8, 0 10, 0 12, 5 16, 0 18, 0	8, 0 10, 0 12, 5 16, 0 18, 0	8, 0 10, 0 12, 5 16, 0 18, 0	10, 0 12, 0 14, 0	8, 0 (9, 0) 10, 0 12, 5 16, 0 18, 0	8, 0 10, 0 12, 5 16, 0 18, 0	8, 0 10, 0 12, 5 14, 0 16, 0 20, 0
m, мм	7^*			12, 5	14^*
q	(12, 0)	8, 0 10, 0 12, 5 16, 0 20, 0	8, 0 10, 0 12, 5 16, 0 20, 0	8, 0 10, 0 12, 5 16, 0 20, 0	8, 0	8, 0 10, 0 12, 5 16, 0	8, 0 10, 0

Примечание: ^*– 2-й ряд

Для унификации режущего инструмента, используемого при изготовлении червячных передач, в ГОСТ 2144-76 предусмотрены только правые червяки с числом заходов z₁ = 1; 2; 4. Число зубьев колеса z₂ не регламентировано, но z₂_min = 26÷ 28 из условия отсутствия подрезания ножки зуба.

Длина нарезанной части червяка b₁ приведена в табл. 5.2. Для шлифуемых и фрезеруемых червяков полученную в табл. 5.2 длину следует увеличить: при m £ 10 мм на 25 мм, при m > 10 мм на 40¸ 50 мм.

Таблица 5.2

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 Следующая ⇒