Материалы, применяемые при изготовлении зубчатых передач. Расчет допустимых напряжений

Зубчатые колеса должны обла­дать необходимой износостойкостью рабочих поверхностей против выкра­шивания, абразивного изнашивания и заедания, а также требуемой прочнос­тью зубьев на изгиб.

Основные материалы для изготовле­ния зубчатых колес — термически обрабатываемые стали, в отдельных случаях чугуны и пластмассы. Материал и тех­нологию термообработки стали назна­чают в зависимости от условий работы передачи и размеров колес. Для мало- и средненагруженных ре­дукторов общего назначения использу­ют качественные углеродистые стали 35, 40, 45, 50, 50Г и легированные стали 40Х, 45Х, 40ХН, 40ХНМ с твердостью НВ< 350. Такая твердость обеспечива­ется улучшением стали. В автотракторной отрасли промыш­ленности для изготовления зубчатых колес применяют низкоуглеродистые, высоколегированные ста­ли с твердостью рабочей поверхности НВ>350, т.е. больше 35 HRC. При выборе материала зубчатых колес следует учитывать назначение проектируемой передачи, условия эксплуатации, требования к габаритным размерам и возможную технологию изготовления колёс. Основным материалом для изготовления зубчатых колёс является сталь. Расчет допускаемых напряжений. Допускаемое контактное напряжение рассчитывают для каждого зубчатого колеса передачи по формуле

,

где определяют по эмпирическим зависимостям, указанным в табл.2.2;

- коэффициент безопасности, рекомендуют назначать SH =1,1 при нормализации, термоулучшении или объемной закалке зубьев (при однородной структуре материала по всему объему); SH=1,2 при поверхностной закалке, цементации, азотировании (при неоднородной структуре материала по объему зуба); ZN - коэффициент долговечности,

, но 2,6 при SH = 1,1; и 1,8 при SH = 1,2.

Если , то следует принимать . Коэффициент ZN учитывает возможность повышения допускаемых напряжений для кратковременно работающих передач (при NH < NHG).

Расчет числа циклов перемены напряжений выполняют с учетом режима нагружения передачи. Различают режимы постоянной и переменной нагрузки. При постоянном режиме нагрузки расчетное число циклов напряжений , где c - число зацеплений зуба за один оборот (для проектируемого редуктора с=1); - частота вращения того зубчатого колеса, по материалу которого определяют допускаемые напряжения, об/мин; t – время работы передачи (ресурс) в часах; t = Lh. Постоянный режим нагрузки является наиболее тяжелым для передачи, поэтому его принимают за расчетный также в случае неопределенного (незадаваемого) режима нагружения.