На главную
Справочник конструктораполезный сайт для инженера-машиностроителя


СПРАВОЧНИК

МЕНЮ

Зубчатые и червячные передачи

  *1 Значения δ0Flimb установлены для зубчатых колес, для которых выполнены следующие условия:
  1) толщина диффузионного слоя у переходной поверхности зубьев (0,28т—0,007m2)±0,2 мм; данную формулу применяют при расчете колес с модулями до 20 мм. Толщину диффузионного слоя рекомендуется определять на оттожженых шлифах как толщину слоя до структуры сердцевины;
  2) твердость сердцевины зубьев, измеренная у их основания, находится в пределах 30...45 НRCэ;
  3) зерно исходного аустенита в диффузионном слое не грубее балла 5 по ГОСТ 5639—82.
  Если хотя бы одно условие не выполняется, то следует приведенные в таблице значения δ0Flimb снижать на 25%.
  Марку стали и технологию химико-термической обработки выбирают, исходя из требуемой прочности зубьев с учетом экономических факторов. Не всегда целесообразно выполнять условие 1, так как это может быть связано с дополнительными издержками производства.
  Значения δ0Flimb, установлены для условий плавного изменения напряжений на переходной поверхности и не касаются спектра нагружения, для которого характерно наличие ударных нагрузок. Если в спектр включены ударные нагрузки, то независимо от технологии химико-термической обработки предпочтительнее применять стали с высоким содержанием никеля.

  *2 Для сталей с содержанием хрома более 1% и никеля более 1%, закаливаемых после высокого отпуска, принимают
 δ0Flimb=950  МПа, если высокий отпуск проводится в безокислительной среде.
  *3 Данные в знаменателе принимают, если не гарантировано отсутствие шлифовочных прижогов или острой щлифивочной ступеньки на переходной поверхности.
  *4 Данные в знаменателе принимают для зубчатых колес, упрочненных дробью или роликами после шлифования переходной поверхности или шлифования с образованием ступеньки на переходной поверхности.
  Максимальные значения Yd следует принимать при оптимальных режимах деформационного упрочнения.
  *5 Значения Yd установлены для условий бескоррозийной электрохимической обработки, проводимой для удаления слоя интенсивного обезуглероживания и слоя внутреннего окисления. Данные в знаменателе принимают в случае, если электрохимическая обработка проводится после шлифования переходной поверхности. Если электрохимической обработке подвергается зубчатое колесо со шдифивочной ступенькой на зубе, то принимают Yd=1.
  *6 Для передач особо высокой ответственности допускается устанавливать значения SF в индивидуальном порядке.

113. Определение параметров δ0Flimb, Yg, Yd и SF нитроцементованных зубчатых колес

Легированная сталь

Концентрация*1 углерода на поверхности, %

Концентрация азота на поверхности, %

Твердость зубьев на поверхности

δ0Flimb,
МПа

Yg*3

Yg*4

S'F*5

1. Хромомарганцевая, содержащая молибден, закаливаемая с нитроцементационного нагрева (например, марки 25ХГМ по ГОСТ 4543-71)

0,7-1,0

0,15-0,3

57 ... 63 HRCэ

1000

0,7

1,0/1-1,35 1,55

2. Не содержащая молибден, закаливаемая с нитроцементационного нагрева (например, марки 25ХГТ, З0ХГТ, 35Х по ГОСТ 4543-71)

0,7-1,0

0,15-0,5

57 ... 63 HRCэ

750

0,75

1,05-1,1/1,1-1,35 1,55

  *1 Концентрация углерода достигается при контроле и автоматическом регулировании углеродного потенциала карбюризатора и атмосферы для нагрева при закалке.
  *2 Значения δ0Flimb установлены для зубчатых колес, для которых выполнены следующие условия:
  1) толщина диффузионного слоя у переходной поверхности зубьев 0,13m...0,2m, но не более 1,2 мм (применять нитроцементацию для зубчатых колес с модулем более 8 мм без специальных испытаний не рекомендуется). Толщину диффузионного слоя рекомендуется определять на отожженных шлифах как толщину слоя до структуры сердцевины;
  2) твердость сердцевины зубьев, измеренная у их основания, должна быть 30 ... 45 HRCэ,
  3) зерно исходного аустенита в диффузионном слое не грубее балла 6 по ГОСТ 5639—82.
  Если хотя бы одно условие не выполняется, то следует приведенные в таблице значения δ0Flimb, уменьшить на 25%. Наличие темной составляющей в структуре диффузионного слоя не допускается. Значения δ0Flimb справедливы для плавного изменения напряжений на
переходной поверхности и не касаются спектра нагружения, для которого характерно наличие ударных нагрузок.
  *3 Данные установлены для случаев, когда гарантировано отсутствие шлифовочных прижогов или острой шлифовочной ступеньки на переходной поверхности. Если эти условия не гарантированы, то значение Yg уменьшают на 25%.
  *4 Данные в знаменателе принимают для зубчатых колес, упрочняемых дробью или роликами после шлифования переходной поверхности или шлифования с образованием ступеньки на переходной поверхности.
Максимальные значения Yd следует принимать при оптимальных режимах деформационного управления.
  *5 Для передач особо высокой ответственности допускается устанавливать значения SF в индивидуальном порядке.

114. Определение параметров δ0Flimb, Yg,Yd  и SF  зубчатых колес из отожженной, нормализованной
 и улучшенной стали, зубчатых колес, закаленных при объемном нагреве, и азотированных зубчатых колес


Сталь

Способ 
термической или химико-термической обработки

Твердость зубьев

δ0Flimb,
 
МПа
Yg*2 Yd*3 SF*4
на поверхности в сердцевине у основания

1. Углеродистая и легиро-
ванная, содержащая угле-
род более 0,15% (напри-
мер, марок 40, 45 по ГОСТ 1050-74, МАРОК 40Х, 40ХН, 40ХФА, 40ХН2МА, 18Х2Н4ВА по ГОСТ 4543-71)

 Нормализация,
 улучшение 

180...360 HB 1,75 HHB 1,1 1,1-1,3/1,1-1,3 1,7

2. Легированная, содер-
жащая углерод 0,4-0,55% (например, марок 40Х, 40ХН, 40ХФА, 40ХН2М по ГОСТ 4543-71)

 Объемная закалка с
 применением средств
 против обезуглеро-
 живания

45...55 HRCэ 580 0,9/0,75 1,05-1,15/1,1-1,2 1,7

3. Легированная, содержа-
щая никеля более 1% (например, марок 40ХН, 50ХН, 40ХН2МА по ГОСТ 4543-71)

 Объемная закалка 
 при  возможном  обе-
 зуглероживании

45...55 HRCэ

 

500 1,0/0,8 1,1-1,3/1,1-1,2 1,7

4. Прочая легированная (например, марок 40Х, 40ХФА по ГОСТ 4543-71)

 Объемная закалка при  возможном  обез-
углероживании 

45...55 HRCэ 460 1,0/0,8 1,1-1,3/1,1-1,2 1,7

5. Содержащая алюминий

 Азотирование

700...950 HV 24...40 HRCэ 290+12Hсердц
HRCэ
- 1,0 1,7

6. Прочая легированная

550...750 HV 24...40 HRCэ

  *1 Значения δ0Flimb установлены для азотированных колес, для которых выполнены следующие условия:
  1) толщина диффузионного слоя для зубчатых колес из сталей с алюминием равна 0,07m ... 0,1m, для зубчатых колес из прочих легированных сталей равна 0,1 m ... 0,13 m;
  2) в структуре диффузионного слоя отсутствует замкнутая нитридная сетка ε-фаза.
  Если хотя бы одно условие не выполняется, то следует приведенные в таблице значения δ0Flimb уменьшить на 20%.
  *2 Данные в знаменателе принимают, если не гарантировано отсутствие шлифовочных прижогов, микротрещин или острой шлифовочной ступеньки.
  *3 Данные в знаменателе принимают для зубчатых колес, упрочняемых дробью или роликами после шлифования переходной поверхности или шлифования с образованием ступеньки на переходной поверхности.
  Максимальные значения У</ следует принимать при оптимальных режимах деформационного упрочнения.
  *4 Для передач особо высокой ответственности допускается устанавливать значения SF в индивидуальном порядке.

115. Определение параметров δ0Flimb, Yg,Yd  и SF  зубчатых колес, закаленных при нагреве ТВЧ

Сталь Форма 
закаленного слоя
Твердость зубьев δ0Flimb*1,МПа  Yg Yd  SF
на переходной поверхности в сердцевине

1. Пониженной прокаливаемости, содержащая углерод 0,5-0,6% (например, марки 55ПП)

  Закаленный  слой 
  повторяет очерта-
  ния  впадины

58...62 HRCэ 28...35 HRCэ 870*2 0,75/0,55 1,0/1,1-1,2 1,7

2. Специальная легированная, содержащая углерод 0,6% (например, марок 60ХВ, 60Х, 60ХН)

54...60 HRCэ 25...35  HRCэ 730*3 0,8/0,7 1,0-/1,1-1,2 1,7

3. Легированная, содержащая углерод 0,35-0,5% и никель 1% и более (например, марок 40Х, 40ХН2МА по ГОСТ 4543)

48...58 HRCэ 25...35  HRCэ 680 1,0/0,8 1,05-1,1/1,1-1,2 1,7

4. Прочая легированная, содержащая углерод 0,35-0,45% (например, марок 40Х, 35ХМ по ГОСТ 4543)

48...58 HRCэ 25...36  HRCэ 580 1,0/0,8 1,05-1,1/1,1-1,2 1,7

5. Легированная, содержащая углерод 0,35-0,45% и никель 1% и более (например, марок 40ХН, 40ХН2МА по ГОСТ 4543)

  Закаленный слой
  распространяется на
  все сечение зуба и
  часть тела зубчатого
  колеса под  основани-
  ем зуба и впадины

48...55  HRCэ 580*4 1,0/0,8 1,15-1,35/1,1-1,2 1,7

6. Прочая легированная, содержащая углерод 0,35-0,45% (например, марок 40Х, 35ХМ по ГОСТ 4543)

480*4

7. Углеродистая и легированная

  Закаленный слой
  обрывается на пере-
  ходной поверхности 
  или вблизи нее

Незакаленной части зуба
200...300 HB
390 1,2-1,4/1,1-1,3 1,7

  *1 Значения δ0Flimb установлены для зубчатых колес, для которых выполнены следующие условия:
  1) толщина закаленного слоя (до структуры сердцевины) у переходной поверхности 0,2m ... 0,4m;
  2) в структуре закаленного слоя отсутствует феррит.
  Если хотя бы одно условие не выполняется", то следует приведенные в таблице значения δ0Flimb, уменьшать на 30%.
  *2 Форма закаленного слоя, повторяющего очертания впадины между зубьями, достигается на зубчатых колесах с модулем 6 мм и более при глубинном индукционном электронагреве и охлаждения в быстродвижущемся потоке воды с самоотпуском.
  *3 Форма закаленного слоя, повторяющего очертания впадины между зубьями, может быть получена при индукционном электронагреве токами двух частот.
  *4 Значения δ0Flimb установлены для зубчатых колес, для которых выполнены следующие условия:
  1) толщина закаленного слоя (до структуры сердцевины) под основанием впадины между зубьями 0,5m ... 1,0m;
  2) в структуре закаленного слоя отсутствует феррит.
  Если хота бы одно условие не выполняется, следует приведенные в таблице значения δ0Flimb уменьшать на 25%.
  *5 Данные в знаменателе принимают, если не гарантировано отсутствие шлифовочных прижогов или острой шлифовочной ступеньки на переходной поверхности.
  *6 Данные в знаменателе принимают для зубчатых колес, упрочняемых дробью или роликами после шлифования переходной» поверхности или шлифования с образованием ступеньки на переходной поверхности.
  Максимальные значения У</ принимают при оптимальных режимах деформационного упрочнения.
  *7 Для передач особо высокой ответственности допускается устанавливать значения SF  в индивидуальном порядке.

  Рис. 51. График для опредения 
коэффициента КFβ

Рис. 52. Коэффициент, учитывающий форму
 зуба и концентрацию напряжений:
αn=20°; h*a=1;с*=0,25;
ρ*a0/ mn=0,38

Рис. 53. Коэффициент, учитывающий 
форму зубьев, изготовленных инструментом
 с протуберанцем

Рис. 54. Относительный радиус кривизны 
переходной кривой зубьев с исходным контуром 
по ГОСТ 13755-81:

ρfn / mn= 0,417 +4,32/z-10,34x/z + 6,03x2/z - 0,071x + 0,036x2 

Рис. 55. Относительный радиус кривизны 
переходной кривой зубьев, нарезаемых зуборезным
 инструментом с протуберанцем:

αn=20°; h*a=1;с*=0,4;ρ *f0=0,4
PZ0/mn = 0,05;
ρ fn / mn = 0,424 + 7,27/z - 16,8/z · x + 9,81/z · x2 - 0,019x - 0,004x2

  Расчет на прочность при изгибе максимальной нагрузкой.
  1. Прочность зубьев, необходимая для предотвращения остаточных деформаций, хрупкого излома или образования первичных трещин в поверхностном слое, определяют сопоставлением расчетного (максимального местного) и допускаемого напряжений изгиба в опасном сечении при действии максимальной нагрузки:

  δF max ≤ δFP max

  2. Расчетное местное напряжение ( δF max). МПа, определяют по формуле

  δF max = FFt / bωm KFυ KFβ KYFS Yβ Yε   (1)

Для упрощенных расчетов в формуле KFυ KFβ KYFS Yβ Yε значения берут из расчета на выносливость при изгибе (табл.111), поэтому можно воспользоваться зависимостью

δF max = δF FFtmax / FF KA = δF KAS / KA (2)

  3. За исходную расчетную нагрузку  FFtmax, Н, или T1(2)Fmax, H • М, принимают максимальную из действующих за расчетный срок службы нагрузок ударного или плавного характера — с числом повторных воздействий NK <103. Значения T1(2)F max определяют экспериментально динамическим расчетом или по отраслевым рекомендациям.
  Если в циклограмме нагружения при расчете δF представлены все внешние нагрузки, то принимают КА = 1.

4. Допускаемое напряжение (δFP max), МПа, определяют раздельно для зубчатых колес по формуле

  δFP max = δFSt / SFSt · YRSt ·YX ·YδSt/ YδStT   (3)

где коэффициент YX определяют по табл. 111 (для варианта и условий, отраженных в табл. 116 и 117, Y RSt = 1 и отношение Y δSt /Y δStT= 1), a остальные параметры, входящие в формулу (3), определяют по табл. 117.

 


Справочник конструктора - Все что нужно любому конструктору! ©2008-2017